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编辑出版: 《土木与环境工程学报(中英文)》编辑部

主       编: 刘汉龙

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    2020年第42卷第4期
      土木工程
    • 郑俊杰,邵安迪,谢明星,景丹

      2020,42(4):1-9, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.047

      在刚性挡土墙后设置柔性垫层能有效减小墙背土压力。聚苯乙烯土工泡沫(EPS)是一种常见的柔性材料,具有受力易压缩的特性。通过开展室内挡土墙模型箱试验,对铺设不同弹性模量以及不同厚度的EPS板的各工况下墙背土压力分布规律进行了研究,详细分析了弹性模量和厚度对EPS板在不同填土表面荷载作用下的减压性能的影响;并通过FLAC3D建立有限差分数值模型,对不同压缩量情况下土压力分布规律进行了分析。研究结果表明:EPS板能有效地减小挡土墙墙后土压力;EPS板的弹性模量越小、厚度越大、墙后填土表面的外荷载越大,EPS板的减压效果越明显;EPS板厚增加到一定程度后,EPS板的减压效果不会再有明显提升,EPS板厚达到0.1倍墙高即可获得最佳减压效果。

    • 万宗江,朱碧堂

      2020,42(4):10-18, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.049

      为充分发挥水泥土桩墙的高强度特性,提出了一种土钉墙+水泥土桩墙的基坑联合支护结构,并介绍了其设计理念。基于有限元数值模型,结合南昌地区典型地质条件,系统地研究了联合支护结构对渗流场、土体水平位移、土钉轴力、水泥土桩墙桩身应力、基坑破坏模式的影响,以及坑底加固、水泥土桩墙距离对基坑支护性能的影响,并与传统土钉墙和复合土钉墙支护结构进行了对比分析。结果表明:在保证墙体安全的条件下,联合支护结构的受力机制更合理,开挖面处土体水平位移、桩身轴向及切向应力均小于传统的土钉墙和复合土钉墙;基坑破坏模式表现为重力式挡土墙破坏模式,对坑底进行加固处理可进一步显著改善其支护性能。

    • 杨世豪,苏立君,张崇磊,李丞,胡兵立

      2020,42(4):19-27, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.024

      昔格达地层分布于中国西南,其工程性质极差。为分析上覆第四纪残坡积物的昔格达组粉砂土边坡在强降雨作用下的渗流特性及稳定性,结合石棉县莫家岗滑坡,用数值模拟方法研究坡体渗流规律;用Morgenstern-Price方法计算各时刻坡体稳定性系数,并分析其变化规律。结果表明:雨水在坡体中逐层入渗,雨停后渗流过程将继续发展,由于存在土层分界面,坡体渗流特性不同于均质坡体;降雨过程中,孔隙水压力发生增长的范围在界面附近加速拓展,雨停后,土层分界面附近第四纪残坡积物仍处于近饱和状态;降雨入渗导致坡体边坡稳定性系数下降,且稳定性系数变化对降雨的响应存在滞后性。

    • 冯国辉,周逊泉,何庆亮,徐长节

      2020,42(4):28-35, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.033

      在城市建设过程中,盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型,采用差分法,利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。

    • 徐敬业,徐林荣,张亮亮

      2020,42(4):36-43, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.038

      高速公路低路堤受到路基高度的限制,容易产生工后沉降过大或不均匀沉降等问题。路基设计和养护规范中均未针对低路堤设计进行统一规定,导致低路堤在建设期、运营期存在影响工程正常使用的问题。借鉴地质灾害风险评估理论,分析干湿循环、交通荷载等影响因素,考虑养护维修对各因素进行修正,提出了低路堤路基服役状态评估方法。该方法运用模糊综合评价法和物元分析方法分析建设期结构质量易损性、运营期路基危险性及养护维修修正值,得出低路堤路基综合风险度。将该方法运用于浙北低路堤段工程实例,得到的综合风险度为低度,服役状态风险程度与现场调查结果基本一致,说明了该评估方法的可行性。

    • 黄伟,邱鹏,赵鲁卿,唐钢,王宗森

      2020,42(4):44-52, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.037

      针对钢渣用于基层材料易发生膨胀的问题,采用钢渣、高炉矿渣微粉、土混拌并结合土体固化技术,制备道路基层材料钢渣混合土。对16组不同配比土样开展了击实、膨胀率、无侧限抗压强度试验。研究表明:钢渣混合土最佳含水率受配比影响较小,均维持在12%~14%;最大干密度随钢渣掺量的减少而降低,随高炉矿渣微粉掺量的增加而降低;高炉矿渣微粉的掺入可显著降低钢渣混合土膨胀率,提高其无侧限抗压强度;7、14、28、90 d无侧限抗压强度均随钢渣占比增加呈先增后减趋势,配比为50%钢渣、50%土时达到最大。微观结构分析表明:土颗粒表面电荷的改变使得钢渣混合土体结构在成型时更易受压密实,钢渣中游离氧化钙(f-CaO)在固化过程中的水化反应受到明显抑制,主要与矿渣中二氧化硅(SiO2)发生消解反应生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H);与此同时,钢渣、土相互包裹的颗粒间堆叠效应及C—S—H凝胶填充混合料缝隙产生的自密实效应进一步提高了土体强度,从而制备出强度高、安定性好的钢渣混合土。

    • 刘红,陈琴梅,卢黎,肖杨,吴焕然

      2020,42(4):53-59, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.029

      从不同温度作用下的压缩曲线和回弹曲线出发,利用等效的力学固结代替热固结,将常规温控三轴试验过程中复杂的热力学特性转化为纯力学特性,然后结合传统的临界状态理论,运用非关联流动法则,提出考虑温度影响,适用于正常固结饱和黏土的非关联弹塑性本构模型。模型包含6个独立参数,各参数的物理意义明确,且可由常规的温控三轴实验确定。随着温度的增加,压缩曲线和回弹曲线的斜率、临界应力比和泊松比不变,先期固结应力呈指数形式变化,此外,塑性势函数和屈服函数之间的比例因子可通过试算确定。结合高岭土和伯克土的常规温控三轴排水剪切试验数据,给出了模型参数的具体确定方法,并将模拟值和试验值进行对比,验证了该模型的合理性。

    • 周其健,郑立宁,邓荣贵,陈继彬,罗益斌

      2020,42(4):60-66, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.026

      岩体变形特性及基床系数与基础内力、最终变形量和变形的均匀性直接相关,合理确定基床系数值对高层特别是超高层建筑至关重要。以成都市某超高层建筑论证为依托,针对建筑物持力层中风化泥质软岩,在井下平洞内进行不同压板尺寸和形状的平板载荷试验,并取得原位试样进行室内岩块单轴抗压强度、常规三轴压缩试验和直接剪切试验,根据室内及原位试验资料分析了岩体单轴抗压强度、弹性模量、承压板尺寸与基床系数的关系。结果表明:地基基床系数具有随地基岩石单轴抗压强度增加而增加的趋势;较小承压板试验数据离散性较大,较大压板试验数据离散性较小;如果红层软岩基床系数按照规范建议的黏土或砂土经验公式进行修正,会引起较大误差;红层软岩(中等风化泥岩)地基的基床系数与载荷板尺寸间呈双曲线型经验关系,据此建议对建筑物红层软岩地基基床系数进行修正;对红层软岩采用500 mm方形承压板试验获取的基床系数离散性较小。

    • 高程,顾佳杰,孙秀丽,刘文化

      2020,42(4):67-75, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.008

      通过一维电渗固结试验,研究了板土交界处裂缝(板土脱开)与注浆时间对软土电渗固结过程的影响。采用紧序注入CaCl2溶液和Na2SiO3溶液的方式,进行注浆时间对照试验。基于沉淀或胶体和离子对电渗固结的综合效应,研究了电流、排水量、土样含水量与抗剪强度、裂缝与体缩,以及电渗能耗等随注浆时间的变化规律。结果表明:板土交界处裂隙(板土脱开)总是先于其他土体裂缝产生,板土脱开导致电流值的急剧减小是造成电渗效果下降的主要原因;一维电渗固结过程中存在板土交界处裂隙发展旺盛时间tcr,以tcr为表征指标确定最佳注浆时间,可达到最佳的电渗效益。为防止在土体中出现明显的含水量突变现象,应尽可能避免在1/3tcr时刻前注浆,在2/3tcr时刻注浆能够实现最佳电渗固结效果。

    • 王绪民,崔芮,王铖

      2020,42(4):76-83, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.022

      采用一次浸泡菌液的方式,制备不同浓度(0、0.3、0.5、0.7 mol/L)营养盐处理的微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)胶结重塑泥岩样。基于直接剪切、碳酸钙酸洗法、扫描电镜(SEM)等试验测试胶结试样,分析了营养盐浓度对胶结试样力学性能、碳酸钙含量及微观结构的影响。结果表明:同等反应条件下(相同时间、体积),随着营养盐浓度的增加抗剪强度先增大后减小,当营养盐浓度达到0.5 mol/L时抗剪强度最大,此时,试样黏聚力、内摩擦角分别为15.5 kPa、18.83°;碳酸钙含量随着营养盐浓度的增加而增加,当营养盐浓度达到0.7 mol/L时,试样平均碳酸钙含量提高较少;碳酸钙晶体分布均匀性随着营养盐浓度由低到高变化呈凸字形态;胶结试样的强度依赖于生成的CaCO3晶体量及其分布形态;生成的方解石型碳酸钙晶体主要沉积在颗粒接触处形成积聚晶体或填充在孔隙中形成“胶结桥”,产生胶结效果而增强试样的力学性能。

    • 潘毅,包韵雷,国巍,陈业宏

      2020,42(4):84-93, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.055

      摆式电涡流TMD作为一种新型阻尼器,多用于人致振动和风振控制,较少应用抗震工程,也缺乏较好的计算方法。为研究摆式电涡流TMD的减震性能及合理的质量比μm,根据摆式电涡流TMD的力学特性,提出一种基于联合仿真的耦合计算方法,根据现行建筑抗震设计规范,分别建立了5、10、20层钢框架结构模型,设计了5组不同μm的摆式电涡流TMD,并采用提出的耦合计算方法,对摆式电涡流TMD钢框架结构模型进行了动力时程分析,得到了罕遇地震作用下结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度与μm的关系曲线,并与无TMD结构的地震响应进行了对比。研究结果表明:提出的耦合计算方法可行且有效,摆式电涡流TMD可有效降低钢框架结构的地震响应,当μm为3%时较为合理。其中,20层钢框架结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度分别减小26.5%、20.9%、4.3%、7.3%。

    • 单波,单宇,刘福财,佟广权

      2020,42(4):94-104, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.028

      活性粉末混凝土预制管组合柱(Concrete-filled RPC tube,简称CFRT)将活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)的力学性能和箍筋的约束效应有效结合了起来,是一种基于超高性能水泥基套管的新型约束组合柱。对4个CFRT柱和1个箍筋约束混凝土柱开展了恒定轴力下的低周反复荷载试验,获取了组合柱的破坏形态、滞回曲线和钢筋的应变等数据,并对相关抗震指标及试验参数进行了分析。结果表明:CFRT柱在低周反复荷载作用下表现出典型的弯曲破坏特征,在RPC管表面出现大量细而密的裂缝,但没有明显的剥落现象;CFRT柱的滞回曲线较饱满,其抗震性能显著优于普通箍筋约束混凝土柱;在试验条件下,CFRT柱的极限侧移率在0.042~0.075之间,高于中国抗震设计规范关于罕遇地震下结构柱极限塑性侧移率不低于0.02的要求;从抗震性能来看,在RPC管内部填充高强混凝土,对于CFRT是可以接受的组合方式。

    • 张健新,张标,丁传林

      2020,42(4):105-112, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.020

      为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化,设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点,进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验,得到试件的破坏形态和滞回曲线,对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明:往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能,但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快;钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化,改善边节点的破坏形态,减小核心区的剪切变形,提高耗能能力;钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力,其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。

    • 杨立军,邓志恒,梁朋,杨海峰

      2020,42(4):113-123, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.032

      为给粘贴铝合金板加固钢筋混凝土(Reinforce Concrete,RC)梁的铝合金板和RC梁的连接设计提供依据,对其粘贴界面剪应力开展了理论和试验研究。假设结构胶剪切变形沿厚度方向线性变化,根据粘贴界面位移协调条件,得到了一般荷载作用下的无附加锚固铝合金板加固RC梁的粘贴界面剪应力的通解。在此基础上,给出了常见荷载作用下的粘贴界面剪应力解析表达式和最大值。考虑铝合金板厚度和U形箍连接等影响因素,设计了6根铝合金板加固RC梁,对其进行了简支梁三分点加载试验。考虑铝合金板正应力和界面剪应力的关系式,通过密布在铝合金板纵轴线上的应变片测得了铝合金板的粘贴界面剪应力。根据理论计算和试验结果,得到了界面剪应力分布曲线和最大剪应力。研究结果表明:界面剪应力的理论和试验结果符合较好,呈现相同的变化规律:界面剪应力在板端取得最大值后迅速滑落至横轴附近,裂缝截面界面剪应力呈现波动。随着铝合金板厚度和板端与支座距离变大,板端界面剪应力也越大,结构胶厚度越大,最大界面剪应力越小,设置U形箍连接,界面剪应力变小。

    • 邹锦华,李碧坤,陈伟,陈海斌,黄龙田,邹超

      2020,42(4):124-134, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.002

      为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明:各样本基频主要分布在4~10 Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下,浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围;VLz振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72 dB;对于0~40 Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6 dB,基频处放大量最大为17.4 dB。

    • 肖军,代洋,张永水

      2020,42(4):135-143, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.017

      以轴向受拉修正Timoshenko梁模型为理论依托,从波的角度对拉索子结构的动力特性进行研究,分别讨论了近场波与行波,发现距离梁端一定距离或较高的频段可不考虑近场波的影响。基于梁结构中的行波传播特性,通过3个测点的频域响应,利用最小二乘法拟合得到波分量系数,再以拟合残差最小为目标进行拉索索力和抗弯刚度的识别。通过拉索振动的数值模拟实验验证了方法的精确性,索力与抗弯刚度值识别误差均不超过1%。相比传统的频率法,该方法基于子结构索力识别,不受减震器和边界条件的影响,而且可基于识别的子索段索力,通过静力分析反推拉索各个位置的索力,同时,在各频率采样点处均能识别出相应索力,减小了外部干扰对索力识别的影响。

    • 张威,王博,徐建国,黄亮

      2020,42(4):144-152, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.027

      大型钢筋混凝土渡槽作为生命线类水工结构,其输水功能可靠性至关重要。然而,一方面混凝土材料的力学性能表现出显著的随机性与非线性特征,另一方面渡槽结构在服役期内可能遭受不确定的灾害性地震作用,对渡槽结构的服役安全带来威胁。为此,采用混凝土随机损伤力学模型量化混凝土随机性与非线性耦联下渡槽结构的动力响应,并基于概率密度演化理论给出了渡槽结构输水功能可靠性分析方法。以某实际大型钢筋混凝土渡槽结构为例,详述了渡槽结构输水功能可靠性分析的原理和实现流程。研究表明,概率密度演化理论可以准确高效地对渡槽结构输水功能可靠性进行评估;不同设计水准下渡槽结构的输水功能可靠性指标存在一定的差异,在设计初期应予以合理考虑。

    • 谷音,李攀

      2020,42(4):153-163, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.036

      基于半无限平板单元的平板扩散模型常常直接被用来预测钢筋混凝土圆柱开始腐蚀时间,而忽视截面形状对氯离子扩散的影响。采用考虑时变性及圆形形状特性的扩散方程,分析了近海盐雾区圆形截面形状对开始腐蚀时间的影响。分析结果表明,海岸线距离越远、半径越小,采用平板扩散模型高估开始腐蚀时间的现象越明显。提出腐蚀钢筋混凝土圆柱截面承载力计算模型,进一步探讨了半径对不同服役期近海盐雾区截面承载力退化率的影响。研究结果表明,随着半径的增大,钢筋腐蚀对截面承载力的影响变小。当混凝土圆柱暴露在重度盐雾区时,可直接采用平板扩散模型评估钢筋开始腐蚀时间。为了控制采用平板扩散模型所引起的退化率差值在5%内,当钢筋混凝土圆柱暴露在轻度盐雾区且半径小60 cm时,需考虑形状对开始腐蚀时间的影响,进一步评估圆柱截面不同服役期截面剩余承载力。

    • 李传习,聂洁,潘仁胜,石家宽,曾宇环,贺君

      2020,42(4):164-174, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.039

      兼顾优异施工及力学性能超高性能混凝土(UHPC)研制的重点之一是确定合适的水胶比。为此,以150 MPa级UHPC的原材料和配合比均不变(除用水量外)为前提,研究水胶比(0.15~0.2)对UHPC施工与力学性能的影响规律。通过相关试验得到了UHPC不同湿拌时间的扩展度、充分湿拌时间、静停一段时间的扩展度、抗压、抗折强度、四点弯曲应力挠度曲线、四点弯曲出现可视裂纹时下缘等效拉应力;对抗压、抗折强度进行了变异性分析;利用应力挠度曲线,基于规范法得到了弯曲韧性指标,并提出了其改进方法。结果表明:UHPC达最佳扩展度所需湿拌时间(充分湿拌时间)为6 min;水胶比由0.16增至0.19时UHPC扩展度基本呈线性增长,水胶比每增加0.01,UHPC扩展度平均增幅为109 mm;当水胶比、静停时间分别为0.19、4 h时,扩展度损失40 mm,损失率仅5.9%;UHPC抗压强度、抗折强度及弯曲韧性指标随水胶比的增大皆呈先增后减趋势,当水胶比分别为0.18、0.16和0.16时达到最优;应力峰值前的应力挠度曲线并不是典型全凸形曲线;可视初裂抗折强度约为抗折强度的0.85倍;UHPC试件的弯曲韧性较好,宜采用可视初裂挠度作为初始变形参考进行韧性指标计算;为保证UHPC兼顾良好施工与力学性能,建议湿拌时间、水胶比分别为6 min、0.18或0.185。

    • 邓兵,钟轶峰,席森彪,禹辽

      2020,42(4):175-184, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.023

      双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构,现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少,限制了该结构的推广应用。针对该问题,以凸起为中心的典型代表单元单胞为研究对象,利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度、宏观变形和屈曲模态,通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明:由于形貌变化,双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低,弯曲刚度增加;随着凸起间距的增大和板高度的减小,波纹板的拉伸刚度逐渐增大,弯曲刚度逐渐降低;而随着板厚度和腰部长度的增加,弯曲刚度呈上升的趋势。构建模型适用于波纹周期远小于结构尺寸的情况,由于等效板模型的近似能量与原三维波纹板能量尽可能接近(通过对能量泛函变分主导项的渐近扩展分析加以保证),可用于计算不同材料波纹板等效弯矩和等效最大拉压应力等,能有效减少计算量和节省计算资源。

    • 环境工程
    • 夏玮,张蕊,吴根宇,马江雅

      2020,42(4):185-193, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.021

      微污染源水的处理已经成为一个重要课题并在全世界范围内引起广泛关注,其中的浊度、腐殖质等影响到了饮用水水质。混凝是一种安全、实用、高效的水处理技术,而混凝剂是混凝技术的核心,选择一种合适的混凝剂至关重要。以硫酸铝(AS)、聚合氯化铝(PAC)、氯化铁、聚合氯化铁(PFC)等4种混凝剂处理微污染源水,再分别与助凝剂PAM、活化硅酸(ASI)复配使用,PAM与ASI具有较好的吸附架桥能力,大大提高了絮凝效率。通过检测浊度、UV254、絮体粒径3个指标,得出这4种混凝剂单独使用时的最佳投加量分别为22、18、16、8 mg/L;与PAM复配使用时PAM的最佳投加量分别为0.1、0.1、0.05、0.2 mg/L;与ASI复配使用时ASI的最佳投加量分别为0.5、1.5、1.0、1.0 mg/L。另外,自然水体中有机物的降解会产生腐殖酸,从而污染水质。分别使用聚丙烯酰胺(PAM)、PAC以及两者复配,通过检测混凝后的UV254以及絮体粒径指标,得出PAM、PAC单独使用时的最佳投加量分别为8、100 mg/L,PAM与PAC复配时PAM的最佳投加量为0.8 mg/L,证明复配可在低投加量下有效增强混凝效果。

    • 黄中杰,邓仁健,周赛军,汪建群

      2020,42(4):194-202, DOI: 10.11835/j.issn.2096-6717.2020.041

      为了评价矿业活动和生态修复措施对锑矿区土壤的重金属污染影响,调查了锡矿山锑矿区冶炼区、公路沿线区、采矿区及尾矿区中不同用地性质土壤中Sb、As、Pb及Cd等重金属含量,并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对污染程度、潜在生态风险进行了评价。结果表明:锑矿区土壤样品中Sb、As、Pb及Cd的平均含量分别为3619.38、82.20、244.28、30.84 mg/kg,重金属复合污染严重;地累积指数法及潜在生态风险指数法评价表明,锑矿区Sb和Cd污染严重,As、Pb有轻度到中度污染,综合来看,具有极强的生态风险,其中,Sb和Cd是最主要的污染因子。冶炼、开采、运输和堆放等矿业活动使各区域土壤的重金属浓度呈显著区域特征;废矿渣土壤、荒地、林地、底泥、生态修复草地和菜地等土壤样品中的重金属Sb含量依次减小,植物生态修复方法是治理土壤锑污染的一种有效手段。

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    • 腐解稻草DOM提取液洗脱六价铬污染土壤试验研究

      张文艺

      我国一些工矿企业产生的铬渣、含铬废水由于管理不善,导致土壤铬污染严重,迫切需要寻求低成本铬污染土壤修复技术。本研究提出了一种腐解稻草中溶解性有机质(DOM)提取液洗脱铬污染土壤的技术,通过实验室模拟试验,采用振荡淋洗法考察了固液比、淋洗时间、淋洗次数等因素对土壤中总铬、六价铬洗脱效果的影响,并探讨了淋洗前后铬形态变化及淋洗后土壤残留六价铬的持续钝化能力。研究结果表明:稻草经35天腐解后的DOM提取液洗脱土壤中铬效果最佳,确定为最佳淋洗剂;固液比1:15,淋洗4 h/次,淋洗2次为最佳淋洗工艺条件,该条件下,土壤总铬含量分别洗脱了47.79%、85.92%,六价铬含量分别削减了51.76%、95.09%;DOM提取液呈弱碱性,包含大量羧基、羟基及酚类物质,对水溶态、弱酸提取态和残渣态铬有较好的洗脱效果,有效降低了土壤环境风险,且能持续钝化淋洗后土壤中残余的六价铬。

      • 1
    • 石油烃污染土壤活性碳增强微波热修复及菌剂深度降解试验研究

      张文艺

      利用活性碳增强微波热效应对某石油化工厂区石油烃污染土壤进行修复研究,在微波处理最佳条件下,考察场地石油烃污染土壤的处理效果,通过3D-EEM(三维荧光)和GC(气相色谱)分析了石油烃污染物的组分和去除特性,并采用菌剂强化法对修复后的土壤进行深度生物降解试验。结果表明:活性碳增强微波热修复技术对石油烃污染土壤具有较好的去除效果,在微波功率700 W、辐照15 min、土壤含水率为10%、添加5%的活性碳的试验条件下,可将土壤中的石油烃含量由5700 mg/kg降至2800 mg/kg,去除率达50.9%;GC分析表明土壤中污染组分主要为TPH(C6-C9)、TPH(C15-C28)和TPH(C29-C36),经微波热修复后,土壤中TPH(C15?C28)去除率较高,达到70.4%;基于3D-EEM解析表明微波热消解对土壤中三环芳烃及其同系物去除效果较好;对微波热修复后的土壤进行工程菌剂深度生物降解,结果表明降解14天后,污染土壤中石油烃含量降至716.8 mg/kg,去除率提升至74.4%,达到《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB36600—2018)中的第一类用地筛选值。

      • 1
    • 铬污染土壤还原固化稳定化药剂的筛选研究

      龚亚龙, 范敏, 高晓梅, 宋安康, 胡思扬

      固化/稳定化技术是铬污染土壤处置的有效手段,不同性质的药剂对铬的还原、吸附、固化效果不同,优选出低价、高效的药剂对治理铬污染土壤具有重大的意义。采用常见的7种还原剂、10种吸附剂和6种固化剂分别对铬污染土壤进行修复,筛选出较好的还原剂、吸附剂和固化剂,并研究不同添加量对药剂修复效果的影响。研究结果表明:多硫化钙、硫化钠、氯化亚铁和硫酸亚铁优选为铬污染土壤还原剂,其中多硫化钙的效果最好,当投加摩尔比为0.8时,六价铬的稳定效率达90%以上;钙镁磷肥、弱碱性阴离子交换树脂、氧化镁和三水铝石为优选铬污染土壤吸附剂,综合考虑钙镁磷肥的效果最好,当投加质量比为20%时,六价铬的稳定效率达90%以上,总铬的稳定效率达80%以上;粒化高炉矿渣粉(分别购自重庆、河南)和水玻璃为优选铬污染土壤固化剂,其中粒化高炉矿渣粉(重庆)效果最好,当投加质量比为16%时,六价铬的固化效率达98%以上,总铬的固化效率达70%以上。综上所述,本研究所用材料在修复铬污染土壤方面发挥了重要作用,在实验室能达到较高的六价铬稳定性效率。它们作为铬固化/稳定化药剂的潜在价值及其修复效果值得在大规模的现场试验中进一步研究。

      • 1
    • Fe/Cu双金属可渗透反应墙体系对Cr(Ⅵ)的去除研究

      龚正君, 孙东, 沈莉萍, 张志鹏, 熊亭亭, 曹楠

      基于零价铁可渗透反应墙技术的优势,本研究采用化学沉积法制备了Fe/Cu双金属材料,对Fe/Cu材料进行表征,其表观为非均匀的颗粒,化学组成为Cu涂覆在铁粉表面;通过静态试验系统地考察了反应温度、溶液pH、平均流速、等温吸附、双金属材料河砂配比等条件对Cr(Ⅵ)去除效果的影响,同时调节了进水流速实现动态试验的模拟。Cr(Ⅵ)去除的静态试验表明,当mFe:mCu=10:2、投加量40 mg/mL、Cr(Ⅵ)初始浓度50 mg/L、pH=7.5、反应温度298 K时,对水中Cr(Ⅵ)的去除效果最佳,在反应15 min左右对Cr(Ⅵ)去除率高达99.4%;动态试验表明,快流速组(104 mL/h)的Cr(Ⅵ)的平均吸附量为0.869 mg/g,慢流速组(28 mL/h)的Cr(Ⅵ)平均吸附量为0.920 mg/g,慢流速组的总吸附量较高。Langmuir和Freundlich拟合表明,该吸附反应属于单层吸附过程,且升温有利于该吸附反应的进行。本研究实现了Fe/Cu双金属的制备,并对Cr(Ⅵ)有很好的去除效果,结合PRB技术,有望实现地下水等水体中Cr(Ⅵ)的有效去除和应用。

      • 1
    • 渐近搜索算法在软土基坑基底抗隆起上限分析中的应用

      洪利, 仉文岗

      如何确定潜在破坏面,是软土基坑基底抗隆起上限分析的难点与重点。搜索算法由于具有原理简单、适用范围广、易于编制计算程序等特点,已在边坡稳定与可靠度分析中成功应用。本文参考边坡稳定性分析中的破坏面渐近搜索算法,并将拓展其应用到软土基坑基底抗隆起上限分析。先利用Monte Carlo方法随机生成初始破坏面,然后利用渐近搜索算法获得最终的临界破坏面。并采用设置多组初始破坏面的方法解决常规一次搜索可能陷入局部最优解的问题。最后通过实例分析检验渐近搜索算法的实际应用效果,并围绕算法中的初始搜索步长、破坏面结点个数、搜索次数等关键参数进行讨论,给出建议取值。通过案例分析可知,渐近搜索算法在软土基坑基底抗隆起上限分析中应用效果很好,且相比于其他的上限分析方法,渐近搜索算法计算简单,无需假设破坏面形状参数。

      • 1
    • 高温后不同冷却方式下混凝土-钢筋黏结性能

      杨海峰, 杨焱茜, 王玉梅, 张天宝

      为研究高温后不同冷却方式下混凝土-钢筋的黏结滑移性能,对39个高温后混凝土试件进行了中心拉拔试验,并完成了自然冷却方式下试件的劈裂抗拉强度试验,分析了温度和冷却方式对试件峰值黏结应力和峰值滑移的影响,建立了不同冷却方式下峰值黏结应力、峰值滑移与温度的关系式,提出了考虑初始温度损伤的黏结滑移全曲线方程,并基于黏结强度理论模型计算了自然冷却方式下的黏结强度理论值。结果表明:随着温度的升高,峰值黏结应力线性下降,500℃时黏结强度损失达80.5%,峰值滑移随温度升高呈现先减小后增大的趋势,不同冷却方式对峰值黏结应力和峰值滑移的影响不明显;考虑损伤的理论黏结滑移全曲线与试验曲线拟合度较好;采用理论模型计算的黏结强度与试验值较吻合。

      • 1
    • 高能级强夯加固抛填路基的有效加固深度研究

      赵家琛, 吕江, 赵晖, 孙宏磊

      高能级强夯加固回填土效果显著,应用范围越来越广泛,有效加固深度是评判加固效果和确定强夯方案的重要指标。本文以10000kN·m高能级强夯加固某抛填路基工程为背景,采用FLAC 3D有限差分软件进行单点多次夯击的强夯数值模拟,以夯击后的应力作为标准来计算有效加固深度。结果表明:随夯击次数的增加,有效加固深度先增大后稳定,六击后有效加固深度的增幅极小。经正交试验和极差分析得到土体参数对强夯有效加固深度的敏感性排序。落距与锤重和有效加固深度呈正相关关系,锤径则为负相关关系。锤重对有效加固深度的影响大于落距,在夯击能相同时,重锤低落所得到的累计夯沉量与有效加固深度均更大。提出强夯有效加固深度估算公式,并实现了量纲统一,该公式与模拟结果偏差较小,可供同类型强夯工程参考。

      • 1
    • 不同钢板加固方式影响下锈蚀RC梁试验研究

      唐皇, 彭建新, 王晗

      为了研究不同钢板加固方式对锈蚀RC梁承载性能的影响,探索不同钢板加固方式的加固效应,本文通过静力荷载试验对比研究了钢板抗弯加固、抗剪加固和抗弯-抗剪组合加固锈蚀RC梁在承载力、变形、破坏模式和延性等方面的特点,分析了不同加固方式的优缺点。研究结果表明:对于钢板厚度分别为3mm、4mm和5mm的抗弯加固锈蚀梁,随钢板厚度增加1mm,其极限承载力而增加7-18kN。组合加固效果最明显,其极限承载力相比于锈蚀梁提高了107.7%。组合加固锈蚀梁的抗变形能力最强,其次是抗弯加固锈蚀梁,同时钢板厚度增加对抗弯加固锈蚀梁的抗变形能力有积极作用。组合加固较其他两种加固方式能更有效地提高锈蚀梁的延性,其延性相比锈蚀梁提高了320.4%,其次是抗剪加固锈蚀梁。抗弯加固锈蚀梁的延性相比其他两种加固梁都要小,并且随着钢板厚度增加,其延性先增加后减小。评价抗弯和抗剪加固锈蚀梁的加固效果时需综合考虑抗变形能力和延性。

      • 1
    • 上游建筑孔洞特性对下游建筑自然通风潜力的影响及其CFD模拟可靠性

      付琳莉, 殷维, 王天文, 张国强, 郝小礼, 刘何清

      自然通风能够有效的降低室内污染物浓度,包括稀释生物气溶胶浓度。穿堂风是其主要形式之一。但在人口稠密的城市,建筑之间的遮挡作用会明显降低通风效果。在之前的研究中,鲜见讨论建筑孔洞特性对其他建筑的影响。作为初步研究,本文以两栋建筑为研究对象,讨论上游建筑的9种情形——不同的开窗面积与位置,对下游建筑穿堂风潜力的影响。本文仅讨论一个来流方向,而且此两栋建筑中心线在位于这个来流方向的直线上,间距为两倍建筑宽度。文章首先分析基于稳态RANS模型(Reynolds-averaged Navier–Stokes)的CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟风压的可靠性。结果显示,部分情形的CFD模拟的可靠性不高。相对于上游建筑5%与10%的孔隙率,20%的孔隙率难以通过CFD模拟出下游建筑物的风压。然而,风洞实验数据显示,下游建筑物的穿堂风通风潜力随上游建筑物开窗面积的增加而降低,这与一般观点相反。

      • 1
    • 微生物加固钙质砂宏微观力学机理研究

      刘汉龙, 马国梁, 赵常, 张娟, 何想, 肖杨

      人工吹填岛礁是我国南海建设的重要战略工程,钙质砂是人工吹填岛礁涉及的主要岩土体材料。微生物岩土技术是一种利用微生物诱导调控无机矿物生长以胶结砂土颗粒,填充土体孔隙,来达到固化土体、降低砂土体渗透系数等目的的新型岩土加固技术。利用微生物岩土技术固化钙质砂,研究了固化钙质砂的静动力学特征,并通过现场试验验证了微生物加固钙质砂地基的可行性。

      • 1
    • 微生物诱导鸟粪石加固钙质砂可行性研究

      董博文, 刘士雨, 高歆雨, 王闰铠

      利用微生物诱导碳酸钙沉淀加固土体会产生副产物铵根离子,而微生物诱导鸟粪石的矿化过程可以缓解铵根离子对环境的影响。本文研究利用微生物诱导鸟粪石加固钙质砂的参数优化和加固效果。结果表明:利用微生物诱导鸟粪石加固钙质砂是可行性的,N、P、Mg比例为1 : 2 : 2.5,注浆轮次为6次时,UCS可达1.5MPa,显著提高了其力学强度。

      • 1
    • 六层足尺冷弯薄壁型钢-钢板剪力墙结构房屋抗震性能振动台试验研究

      周绪红, 姚欣梅, 石宇, 邹昱瑄, 谷永, 罗泽巧

      • 1
    • 新冠肺炎疫情对医院污水防控体系建设的影响及启示

      熊兆锟, 刘文, 曹剑钊, 刘杨, 张恒, 江燕妮, 杨冀峰, 赖波

      医院污水来源及成分复杂,含有病原性微生物、药物及其代谢产物、抗性基因、重金属和造影剂等,不经有效处理将成为一条疫病扩散的重要途径和严重的环境污染源。再者,药物等新兴污染物在全球范围内的出现,成为水环境和水污染控制的热点研究内容,而医院污水又是新兴污染物重要的来源之一。基于目前新冠肺炎疫情特殊时期对医疗系统防控体系的影响,阐述了医院污水中药物和病原微生物的分布情况,概括了国内外医院污水处理技术的进展及问题,提出了医院污水处理技术的未来发展方向。在新冠肺炎疫情的特殊情况下,医院污水防控体系的建设需要更高的要求和标准。其中,药物降解与病原微生物同步杀灭或将是未来医院污水处理技术及装备开发的“热土”。

      • 1
    • 游离氨对活性污泥系统中脱氮效果及胞外聚合物的影响

      蔡晨健, 吴常峰, 杨浩, 陈桐生, 孙洪伟

      本实验以人工模拟废水为研究对象,采用4组SBR反应器(R0.5, R5, R10 和 R15),重点考察了4种游离氨浓度(0.5, 5, 10和15 mg/L)对生物脱氮效能,胞外聚合物含量及其组分[蛋白质(PN)、多糖(PS)和核酸(DNA)]的影响。结果表明,4种游离氨浓度条件下都实现了较高的脱氮效果(97.6-99.4%)。游离氨对三种胞外聚合物(LB-EPS, TB-EPS,总EPS)及其组分有显著影响。当游离氨浓度从0.5 mg/L 增加到10mg/L时,LB-EPS, TB-EPS, 总EPS的含量及其组分的含量都显著增加;当游离氨浓度进一步增加到15mg/L时,LB-EPS, TB-EPS, 总EPS的含量及其组分的含量都呈降低的趋势;在4个游离氨浓度下,PN是LB-EPS的主要成分,PS是TB-EPS和总EPS的主要成分;在4个游离氨浓度下的整个反应周期中,三种胞外聚合物及其组分的含量都跟NO- x-N有着相同的变化趋势。

      • 1
    • 载锆颗粒活性炭吸附去除水溶液中的硫酸根离子

      洪怡霞, 曹威

      制备负载氧化锆的颗粒活性炭(Zr-GAC),以吸附水溶液中的硫酸根离子。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和比表面积测定等方法对Zr-GAC进行了表征。结果表明,Zr-GAC具有多孔的表面积,其上具有许多由氧化锆组成的团聚体。XPS分析证实,吸附剂表面存在大量的锆和羟基。氧化锆改性后的活性炭比表面积减小。采用间歇吸附实验研究了pH值对硫酸盐吸附的影响,在pH值小于10时,吸附效果较好。吸附等温线的模拟分析表明,Dubinin-Radushkevich(D-R)方程比Langmuir模型具有更好的拟合性,由D-R方程确定的在中性水溶液最大吸附量为70.14mg/g,远高于原GAC(8.9mg/g)。需要注意的是,D-R方程在测定溶液吸附的吸附能时可能存在问题,这值得进一步研究。动力学研究表明,硫酸根在Zr-GAC上的吸附速度较快,并遵循准二级动力学方程。此外,温度的升高在一定程度上可能利于硫酸盐的吸附。Zr-GAC具有很好的吸附水溶液中硫酸根离子的潜力,特别是它的吸附容量约为载锆生物炭吸附剂的两倍,pH值的适用范围更广。

      • 1
    • 平行隧道开挖引起沉降的透明土模型试验

      刘汉龙, 钟海怡, 顾鑫, 向钰周, 仉文岗

      为了方便现代城市的交通,城市地铁普遍采用平行隧道。两个平行隧道开挖引起的沉降预测的一般解是基于单一隧道实例,利用简化叠加法生成变形剖面,而不考虑两个隧道之间的相互作用。本研究采用透明土模型试验,模拟了两个平行隧道在砂质地基上开挖引起的地表和地层沉降。研究了两个隧道之间的间距、平行隧道相互作用时的土体损失率、埋深以及地表和地表沉陷等几个关键影响因素。在此基础上,建立了土体损失率和沉降值之间的关系。希望本研究能为城市平行隧道开挖的设计和施工提供指导。

      • 1
    • 隧道开挖引起水平向位移被动桩的简化计算方法

      冯国辉, 窦炳珺, 张高锋, 丁士龙, 徐长节

      目前大部分盾构隧道开挖对邻近桩基影响的理论研究是将被动桩简化成单参数的Winkler地基模型和双参数的Pasternak地基模型,较少考虑计算精度更高的三参数Kerr地基模型。本文基于Kerr地基模型建立被动桩的水平挠度控制方程。结合盾构隧道开挖施加的水平附加应力,利用差分法计算得到盾构开挖对邻近桩基的数学矩阵解析表达式,随后得到被动桩的水平变形位移半解析解。通过两个工程实例的验证,Kerr地基模型相比于Winkler、Pasternak地基模型的计算结果更加符合实测数据。参数分析表明:随着隧道直径的增大,被动桩水平位移会增加;增大桩基的直径,被动桩水平位移会减小;对于桩底以下隧道开挖情况,增大桩基与盾构开挖的水平距离和竖向净距,被动桩水平位移均会减小。

      • 1
    • 减振孔减振效应的数值模拟研究

      赵蕊, 李雅诗, 彭琦, 朱建波

      通过显式动力有限元软件AUTODYN,研究了减振孔对岩石地下洞室爆破产生的爆炸应力波传播与衰减以及对地表和邻近地下洞室动态响应的影响与规律。首先,通过与爆破模型试验结果进行对比,验证了AUTODYN模拟地下洞室爆炸过程和应力波传播的有效性和准确性。然后,通过数值模拟,分析了不同减振孔参数对邻近洞室和地表的质点峰值振动速度(PPV)和减振孔屏障前后测点的隔振率的影响,揭示了减振孔参数变化对减振效果的影响规律。数值模拟结果表明:减振孔直径、孔间距、孔距爆源距离及孔排数均会对邻近地下洞室和地表的PPV及减振孔屏障前后测点的隔振率产生影响。随着减振孔直径、减振孔排数的增大,或者减振孔间距、减振孔距爆源距离的减小,邻近地下洞室和地表测点的PPV呈现减小趋势,减振孔屏障前后测点的隔振率呈现显著增大趋势,即减振孔减振效果增强。此外,随减振孔参数变化,减振孔前后和减振孔间岩体前后测点的隔振率呈现显著的差异性,前者明显大于后者,两者差值随孔直径的增加先增大后减小,随爆心距的增加迅速减小,随孔排数的增加没有明显变化。减振孔间距变化会影响测点与减振孔的相对位置,从而影响测点的隔振率大小。这些研究成果可为实际爆破工程中减振孔布置与防灾减灾提供一定的参考依据。

      • 1
    • 锈蚀表面形貌对钢材超低周疲劳性能的影响

      宋方远, 谢旭, 张婷婷

      锈蚀是钢桥耐久性退化的典型形式之一,锈蚀形貌是影响结构表面应变分布的重要因素。为了研究钢材的锈蚀形貌以及蚀坑对结构超低周疲劳性能的影响,以我国钢桥建设中常用的Q345钢材为例,对4组不同锈蚀程度的钢板试样进行表面形貌二维和三维测量;通过粗糙度、分形维数和功率谱密度函数方法对二维轮廓数据进行了分析;依据三维形貌数据,建立精细有限元模型,基于改进的循环空穴扩张模型(CVGM)对锈蚀钢材的超低周疲劳断裂机理进行分析,讨论锈蚀试样发生开裂的关键因素。结果表明,人工加速锈蚀试验的锈蚀速率受锈层阻隔影响明显;粗糙度、分形维数与功率谱密度函数难以区分锈蚀程度;数值计算中蚀坑位置的应力三轴度与等效塑性应变均显著高于非蚀坑位置,蚀坑是影响锈蚀钢材超低周疲劳开裂的关键因素。

      • 1
    • 钙质砂中静力触探试验的大变形有限元模拟

      裴会敏, 王栋, 刘清秉

      静力触探试验(CPT)被广泛用于确定无黏性土的力学性质,现有研究集中在普通石英砂,由CPT贯入阻力推测钙质砂强度特性的成果很少。钙质砂的峰值内摩擦角一般高于石英砂,内摩擦角和剪胀角随应变的变化也不同于石英砂。本文采用任意拉格朗日欧拉格式的大变形有限元方法,模拟石英砂和钙质砂中CPT的完整贯入过程,有效避免了锥尖周围的网格扭曲。其中引入修正摩尔-库伦模型,描述石英砂和钙质砂强度发挥与塑性剪应变的关系,由弯曲元和三轴排水试验确定本构模型参数。数值模拟得到的锥尖贯入阻力与已有离心机试验结果吻合,表明建立的数值模型能够再现钙质砂中的静力触探试验。

      • 1
    • 颗粒形状对粗粒土-格栅界面剪切特性的影响

      刘飞禹, 郑其婷, 王军, 应梦杰

      为研究颗粒形状对粗粒土-格栅界面剪切行为的影响,选择碎石和具有相同粒径分布的玻璃珠作为试验材料,利用动态直剪仪对碎石-格栅和玻璃珠-格栅界面进行了一系列单调直剪试验、循环剪切试验和循环后单调直剪试验,分析了竖向应力分别为30、60和90 kPa下加筋碎石和加筋玻璃珠界面的单调直剪特性;接着,研究了位移幅值分别为1、3、6、9、12和15 mm的循环加载作用下两种加筋界面的循环剪切特性,并对比分析了循环剪切前、后两种加筋界面单调剪切特性的异同点。结果表明:单调直剪试验中,3种竖向应力下碎石-格栅界面的抗剪强度和最大剪胀量均大于玻璃珠-格栅界面的相应值。循环剪切试验中,不同剪切幅值的循环加载作用下碎石-格栅和玻璃珠-格栅界面的循环剪切行为存在差异。循环后单调直剪试验中,碎石-格栅界面循环后的界面抗剪强度较未经受循环加载的界面抗剪强度有所提高,幅值为15 mm的界面除外;而所有幅值下玻璃珠-格栅界面循环后的抗剪强度均发生了退化。

      • 1
    • 形状记忆合金数值模型的不确定性分析

      李金朋, 陈城, 侯和涛

      形状记忆合金(shape memory alloy,以下简称为SMA)具有“超弹性”,即在受到应力而发生较大变形并卸载后,可以恢复原始形状,并在这个过程中耗散能量,因此在建筑抗震和桥梁振动控制中具有广阔的应用前景。SMA的模型参数通常由优化方法来确定,然后用于装有SMA装置的结构地震时程响应分析中。本研究利用Metropolis-Hasting算法(以下简称为MH算法)中的改进算法DRAM方法(延迟拒绝及自适应采样),基于经过“预拉伸”和热处理的SMA棒材循环拉伸试验结果,对SMA改进的Graesser & Cozzarelli模型参数进行采样,从SMA的本构模型参数和耗能能力两个方面分析了SMA材料的不确定性。研究建立了各个参数的后验分布并得到了参数两两之间的相关性,结果可用于概率模型的建立及基础模型数学形式的研究、简化等方面。研究表明,在累积概率密度为15%时,材料的能量耗散能力相对误差高达20%;累积概率密度85%时,相对误差为10%,这一概率特性可以为基于SMA的抗震设计提供有用的参考。

      • 1
    • 吸附法去除水中锑的研究进展

      徐清华, 樊鹏, 董红钰, 关小红

      近年来水中重金属锑的污染问题日益受到人们的关注,关于水中锑去除方法的研究逐年增多。吸附技术由于其高效、经济、易操作等特点,被认为是最有希望广泛应用于实际水处理的方法之一。本文根据吸附剂的种类,综述了活性炭、活性氧化铝、硅酸盐矿物、铁的(氢)氧化物及新型复合材料等常见吸附剂去除水中锑的研究进展,阐述了不同吸附剂的去除机理,同时按照吸附剂的种类着重比较了文献中不同吸附剂去除锑的吸附容量及各自优缺点。最后,针对目前吸附法去除水中锑的研究现状及需求,提出了展望,以期为废水中锑的去除提供参考。

      • 1
    • 酸性环境下砂岩腐蚀的渗流特性

      霍润科, 钱美婷

      为了拓宽酸性介质与砂岩之间的细观特性研究,论文基于数字岩心模型和格子Boltzmann方程,开展砂岩受酸腐蚀过程的加速模拟试验,分析不同酸性环境下受酸腐蚀砂岩的渗流特性。首先,通过CT扫描设备探究受酸腐蚀砂岩内部矿物组成的结构变化;利用Image J和Avizo可视化图像处理软件建立了受酸腐蚀砂岩的数字岩心,结合格子Boltzmann方程构建出砂岩受酸腐蚀过程中的渗流模型,分析了砂岩受酸腐蚀过程中内部孔隙结构和渗流特性的变化规律。研究结果表明:CT扫描试验可展示砂岩内部的矿物组成及孔隙分布,反映酸性溶液对砂岩的腐蚀程度;渗透深度随孔隙率的增大而增大,变化速率先快后慢,最后趋于稳定,说明基于Boltzmann方程构建的渗流模型对模拟砂岩受酸腐蚀过程具有较好的适用性。

      • 1
    • 基于声发射技术煤矸石混凝土冻融损伤本构关系

      邱继生

      本文考虑煤矸石粗骨料取代率(0、20%、40%、60%)的影响,开展冻融循环试验、单轴受压本构试验及声发射检测试验,研究煤矸石混凝土的损伤本构模型。研究结果表明:不同取代率的煤矸石混凝土的相对峰值应变与冻融损伤值具有较高的相关性,所得的冻融损伤值与相对峰值应变的方程可为本构模型的建立提供有效参数。煤矸石混凝土声发射特性与其荷载损伤发展情况、力学性能、应力-应变曲线有紧密的联系,因此本文基于声发射特性,采用PBS平行杆力学模型建立了煤矸石混凝土冻融损伤本构关系,且计算结果与试验数据符合较好。该模型能较准确地反映混凝土在冻融和荷载作用下的全过程损伤特征,可为寒冷地区煤矸石混凝土结构的寿命预测和性能提供参考。

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    • 降解水中污染物的含氧空位In(OH)3/g-C3N4光催化剂研制

      赵志伟, 刘杰, 范峻雨, 郑怀礼

      按初审退修意见已删除

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    • 磁性羧甲基壳聚糖微球吸附剂的合成及其性能

      李宏, 谭仲轩, 赵苑婷, 赵瑞, 宁若妍, 郑怀礼

      由于印染废水所含有的染料对人体健康及水生态环境的严重威胁,开发经济、高效、简便的吸附剂对其进行处理显得十分迫切。本文通过羧甲基壳聚糖在交联剂戊二醛额交联反应作用下,包载磁性纳米级四氧化三铁制备得到磁性羧甲基壳聚糖微球吸附剂(MCCs)。对红外光谱图及磁滞回线图的分析说明MCCs的具有大量活性官能团,且有良好的磁性。实验表明,MCCs对于水中结晶紫(CV)的吸附容量随着pH增大而增大,在pH 5.0-10.0间具有稳定且高效的吸附性能。MCCs的吸附等温线及动力学数据符合Langmuir模型、准二级吸附动力学模型,且在pH 8.0,温度为25、35 ℃的最大吸附容量分别为942、1144 mg/g。在经过5次的循环再生试验后,MCCs依然保持高效的吸附能力,其再生回用性能优越。MCCs具有低成本、高效、环保的优点,在水环境治理中具有较大的应用潜力。

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    • 老化与偏心受压下板式橡胶支座抗震性能拟静力试验

      黄海新, 李炫钢, 李帆, 程寿山

      板式橡胶支座的老化和偏压甚至脱空对桥梁抗震安全至关重要。将板式橡胶支座进行室内老化试验并测得弹性模量,按老化程度和轴压偏心大小共分16个工况,采用拟静力试验对比分析了热老化、偏压脱空及其耦合下支座的抗震性能指标及变化规律。结果发现:偏心受压下支座滞回曲线较为狭长,滞回曲线面积和等效阻尼比减小,水平等效刚度增大;老化后的支座剪切变形量缩减,在给定的位移幅值下因滑移量占比加大滞回曲线更为饱满,对应的等效阻尼比增大;老化和偏心耦合状态下的滞回曲线斜率更为平缓,支座耗能能力明显削弱;位于梁端或长期处于偏压状态的普通板式橡胶支座在地震中存在因单向累计滑移过大而脱落的风险。建议桥梁维护中应对支座底面采取限位措施,并对偏心受压严重的支座进行及时调整。

      • 1
    • 丝状藻响应温度变化的生长及功能特性研究

      高京, 曹晶, 储昭升, 侯泽英, 杨永哲

      针对近年来丝状蓝藻水华的频繁暴发问题,研究了3种常见丝状藻生长对温度的响应,以及生长与功能特性间的关系。结果表明:温度由15 ℃增加至30 ℃,拟柱孢藻比生长速率由0.28 d-1增加为0.70 d-1,光合活性(Fv/Fm)在0.40 ~ 0.61范围内波动,单位藻细胞溶解性总氮(DTN)和溶解性反应磷(SRP)消耗量也分别增加了6.36 mg-DTN/mg-Chl.a、0.15 mg-SRP/mg-Chl.a;伪鱼腥藻比生长速率从0.12 d-1到0.60 d-1,Fv/Fm在15 ℃时达到最低为0.12,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了21.72 mg-DTN/mg-Chl.a、1.71 mg-SRP/mg-Chl.a;水华束丝藻比生长速率从0.20 d-1到0.44 d-1,Fv/Fm受影响较小,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了12.29 mg-DTN/mg-Chl.a、0.83 mg-SRP/mg-Chl.a。温度升高都会促进3种丝状藻生长,拟柱孢藻易在大于30 ℃高温下形成优势;伪鱼腥藻温度适应范围广,但温度低于15 ℃会抑制伪鱼腥藻生长;水华束丝藻最佳生长温度为25 ℃,并可在15 ℃较低温时取得优势,耐低温能力较强。另外,丝状藻可通过权衡藻细胞生理特性以维持不同温度下的生长优势。本研究的结果为温度调控抑制典型丝状藻(拟柱孢藻(Cylindrospermopsis raciborskii)、伪鱼腥藻(Pseudanabaena sp.)和水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae))增殖产生水华提供了参考

      • 1
    • 微曝气强化人工湿地处理生活污水的研究

      翟俊, 李岳

      传统人工湿地的自然富氧速率较低,对N、P营养元素的去除效率普遍不高。因此,本文设计开发了一种微曝气系统,以期强化人工湿地对生活污水中的C、N和P的去除。通过改变曝气量(气水比)以及在不同气温条件下检测该人工湿地处理生活污水效果,详细分析了经微曝气系统强化后的人工湿地对COD、TP以及各氮素污染物在系统的沿程去除情况。结果表明,微曝气系统能够显著增强湿地对生活污水的处理效果。随着气水比由0:1升高至4:1,该湿地系统对污水中的COD和TP的去除率分别从约80%和60%提高到约93%和79%,而在3:1时TN的去除率达到最高水平(~75%)。低温对系统除碳脱氮影响较大,COD及TN去除率分别降低了约7%和8%。湿地污染物浓度沿程变化状况显示,污染物的去除过程主要发生在第二湿地系统。

      • 1
    • 三峡库区库尾支流筑坝对其夏季水体CO2分压及排放的影响

      徐强, 李宏, 白小霞, 程呈, 李琨, 何强

      为探究筑坝对河流夏季水体CO2分压、水气界面扩散通量的影响,于2019年8月对三峡库区库尾典型筑坝支流御临河进行采样研究。原位测定关键理化环境因子,采用顶空平衡法,结合亨利定律和薄边界层理论计算水体CO2分压(pCO2)及水气界面扩散通量(Flux(CO2))。结果表明,御临河夏季水体表层pCO2为54.55 ~ 336.73 Pa,均值为206.68 Pa,Flux(CO2)为1.65 ~ 67.84 mmol.(m2.d)-1,均值为39.01 mmol.(m2.d)-1,表现为大气CO2排放源,排放水平显著高于三峡库区中下游支流。夏季御临河受其下游筑坝影响,河坝上游较近河段表现为湖泊型水体(流速v < 0.05 m.s-1),上游较远河段和下游表现为过渡型水体(v : 0.05~0.2 m.s-1),湖泊型水体pCO2和Flux(CO2)显著低于过渡型水体,且pCO2随水深增加迅速增大。相关性分析及多元逐步回归分析表明,夏季御临河pCO2及Flux(CO2)受水温、pH、DO、Chl-a等理化环境指标影响显著,Chl-a是影响pCO2的最主要因素,pCO2是影响Flux(CO2)的最主要因素。

      • 1
    • RC掉层框架结构多点输入地震响应特征分析

      刘立平, 李瑞锋, 李维斯, 姜伟, 李英民

      山地建筑不同标高的基础的地震动存在差异,其对山地建筑地震响应影响的程度有待研究。本文以自贡地形台阵的地形为背景、以该台阵所采集的汶川地震记录为输入,设计了4组空间RC(钢筋混凝土)掉层框架结构。分别按上接地地震动的一致输入、下接地地震动的一致输入、上接地与下接地不同地震动的多点输入,开展了算例结构的弹性和弹塑性时程分析。将一致输入结构响应与多点输入结构响应之比定义为结构地震响应差异系数,从结构地震响应差异系数、破坏特征等方面分析了多点输入对岩石地基基础上的空间RC掉层框架结构地震响应的影响。结果表明:弹性分析时,基本周期较长的RC掉层框架结构的侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.85-1.12之间,基本周期较短的结构的侧向变形和层剪力的地震响应差异系数在0.38-1.22之间,按一致输入地震动设计的RC掉层框架结构可能偏不安全;弹塑性分析时,多点输入下RC掉层框架结构的地震响应与一致输入下的有明显差异,最小差异系数可到0.27;在极罕遇地震作用时,多点输入下RC掉层框架结构底部的破坏状态比一致输入下严重,宜对其掉层部分和坎上1层进行适当的抗震加强。

      • 1
    • 钢筋混凝土简支深梁的拓扑优化设计方法试验研究

      张鹄志

      钢筋分离模型遗传双向演化结构优化采用逐代概率性舍去与逐代概率性复活并存的演化机制,针对钢筋单元进行优化,可获取基于应力均匀化分布的最优钢筋拓扑,为深梁等二维构件的工程配筋设计提供新思路。根据钢筋分离模型遗传双向演化结构优化和中国规范推荐的经验设计方法完成一组钢筋混凝土简支深梁的配筋对比静力试验。试验结果表明,钢筋分离模型遗传双向演化结构优化设计的构件消耗较少的钢筋用量,获得较高的极限承载能力,有着更充分的裂缝开展和更佳的耗能能力,以斜钢筋补强斜截面的配筋设计方式也更符合构件的受力机理和特性。总的来说,钢筋分离模型遗传双向演化结构优化在深梁配筋设计方面的能力得到了证实,可以供日后的工程设计参考。

      • 1
    • 刚性挡墙位移土压力的数学拟合公式研究综述

      张常光, 单冶鹏, 高本贤, 吴凯

      在研究土压力与挡墙位移关系时,可采用数学拟合方法表征土压力随挡墙位移的变化规律。数学拟合方法常以静止土压力、主/被动土压力为基础,通过构造数学函数来描述挡墙位移土压力,但所采用的数学函数形式各不相同。本文将挡墙位移土压力的数学拟合公式按函数形式分为:三角函数、指数函数、双曲线函数、幂函数、S型函数以及其他函数等6大类,总结了位移土压力数学拟合公式的特点与不足,并指出需进一步研究的方向。研究结果表明:数学拟合公式的主要差异在于函数形式选择和待定参数及取值不同,导致了数学拟合公式的多样性与研究的广泛性。合理实用的位移土压力数学拟合公式需具备3方面特征:边界条件与初值满足、参数含义明确以及能反映挡墙与土体之间的相互作用。在试验方面,应持续对挡墙不同位移模式开展针对性研究,并进行黏性土、非饱和土、湿陷性黄土、膨胀土等的土压力试验;在理论计算方面,应加强位移土压力数学拟合公式间对比分析,探究各自的合理性及适用性,揭示土压力与挡墙位移关系的内在机理。拓展对非饱和土挡墙的位移土压力研究,完善参数选测、模型验证,以加快工程应用进程。

      • 1
    • 多源低活性混凝土废浆再生利用的研究进展

      高英力, 段开瑞, 何倍, 曾维, 徐艺珅, 卜涛, 龙国鑫

      摘 要:混凝土废浆(Concrete slurry waste, CSW),是混凝土搅拌站中特有的富含硅酸盐类矿物的未硬化废弃物,因成分复杂、高含水、毒害性、腐蚀性等特点,其再生利用一直受到极大的限制。本文综述了当前国内外对CSW的大宗再生利用研究,包括:再生为水泥砼制品用粗、细骨料、填料、胶材(湿法研磨技术)和外掺剂,作水泥熟料生产用原料;基于碳化技术和冷粘结造粒技术制备新型砼制品和轻型骨料;于单、双组分碱激发胶材的应用与发展构思。指明了CSW未来高效再生利用的主要研究方向:1. CSW低能耗预处理技术与活性激发技术;2. 碳化技术;3. 重金属的长期浸出行为和耐久性研究。

      • 1
    • 电氧化—光芬顿组合工艺处理垃圾渗滤液膜浓缩液研究

      赵建树, 欧阳峰, 唐圣钧, 何頔

      “预处理+生化法+膜处理”的组合工艺是国内常用的垃圾渗滤液处理主流工艺, 虽然能够快速稳定地削减渗滤液中各类污染物, 但产生的渗滤液膜滤浓缩液富集了更高浓度的难降解有机物、盐分和其他无机物。难降解有机物的去除是渗滤液浓缩液处理的难题。以深圳某填埋场垃圾渗滤液膜浓缩液为研究对象,分别研究了三维电氧化、紫外芬顿(UV/Fenton)以及三维电氧化—UV/Fenton—电催化氧化组合工艺对垃圾渗滤液膜浓缩液的处理效果。在实验操作条件下,电氧化2 h,UV-Fenton处理1.5 h,电催化氧化2 h,COD、氨氮、总氮的去除率分别为97.6%、98.8%和93.5%,出水基本满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)直接排放限值要求。每吨垃圾渗滤液膜浓缩液的处理成本为93.2元。

      • 1
    • 真空预压联合间歇电渗加固疏浚淤泥试验研究

      刘飞禹, 李哲, 袁国辉, 王军

      沿海地区的疏浚工程产生了大量疏浚淤泥。为了研究的疏浚淤泥的处理方法,本文通过室内模型试验,对温州地区的疏浚淤泥进行了分级真空预压联合间歇电渗的加固处理,并对间歇通电的时间及间歇逐级加压电渗进行了研究。试验过程中监测了真空压力,电流,排水量和土表的沉降;试验之后,对土体含水率、十字板剪切强度以及电极腐蚀质量进行了测量。试验结果表明,虽然间歇通电时间越长,土体固结效果越好,但是间歇通电时长超过24 h时,土体加固效果开始减弱;然而,电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数却依然与间歇通电时长呈正相关。此外,分级真空预压联合间歇逐级加压电渗法相比于分级真空预压联合间歇电渗法获得了更佳的土体加固效果,并且其电极腐蚀质量和间歇电渗的平均能耗系数也显著地降低。

      • 1
    • 基于强度折减法的抗滑桩加固边坡可靠度分析

      黄俊, 赵江, 段祥睿, 张洁

      抗滑桩是一种常用的边坡加固方法。由于天然土体存在不确定性,导致抗滑桩加固边坡的稳定性也存在不确定性。采用可靠度方法,可定量考虑上述不确定性。为更加真实地反映不同抗滑桩加固位置下边坡的滑动面,采用强度折减法来计算边坡的安全系数。基于上述提出了一种基于可靠度理论的抗滑桩加固边坡稳定性评价方法,采用一阶可靠度与响应面法相结合的方法计算边坡的失效概率。为方便应用,开发了基于FLAC3D的抗滑桩加固边坡可靠度分析程序。算例采用钢管混凝土桩加固,结果表明抗滑桩的加固位置和桩间距对该加固边坡的可靠度有着重要的影响,在相同的桩间距条件下,该边坡可能存在一个最优抗滑桩加固位置。提出的方法可用于抗滑桩加固边坡优化设计。

      • 1
    • 双轴受压状态下混凝土动态抗压特性试验研究

      夏伟, 许金余, 冷冰林, 孟博旭, 王腾蛟, 刘高杰

      由于多轴试验装置的高技术性,混凝土在复杂应力状态下的动力研究相对偏少。为研究双轴受压状态下混凝土的动态抗压特性,采用真三轴静动综合加载试验系统,进行了5种双轴受压状态下混凝土立方体试件的冲击压缩试验,分别从应力-应变曲线特征、强度特性和变形特性等方面分析了双轴受压状态对混凝土动力响应的影响规律。结果表明:双轴受压状态下,混凝土承受冲击荷载时呈现典型的脆性破坏,应力-应变曲线初期无明显压实挤密阶段;当主轴压比一定时,随单侧压比的增大,混凝土的动态抗压强度呈现出先升高后降低的趋势,峰值应变和平均应变率皆呈现出先减小后增大的趋势;双轴受压对混凝土有加固约束作用,因而提高了其动态抗压强度和抗变形能力,主轴压比:单侧压比为0.4:0.4时作用效果最佳。

      • 1
    • 基于15N质量平衡法研究养殖消化废水中氨氮的去除机理

      王海萍, 郑立国, 佘佳荣, 曹群

      为避免养猪场消化废水对环境造成的污染,利用微藻去除消化废水中营养物质的二次处理方法受到了广泛关注。在本研究中,采用15N质量平衡法研究了鞘藻去除氨氮的主要机理,重点研究了鞘藻生长与氨氮去除的关系以及氨氮去除的主要途径。经高压灭菌后的消化废水在鞘藻培养期的氨氮去除率为96.2%,鞘藻特定生长率为0.04-0.15;而稀释后的原消化废水氨氮的去除率为94.1%,鞘藻特定生长率为-0.14-0.13。通过曝气的汽提效应对氨的去除有显著的促进作用,尤其在高pH实验条件下更有利于脱氨。15N同位素质量平衡分析表明,原始消化废水中存在的细菌对氨氮的去除影响小,在鞘藻培养期去除原消化废水中氨氮的主要途径是鞘藻的吸收和气体的损失,分别占总氮量的40.97% 和 32.59%。氨氮的去除与主要影响因素间的回归和通径分析表明要提高氨氮去除率需要提高鞘藻Chl-a含量和DO浓度,同时限制或保持pH在弱碱性状态。

      • 1
    • 多尺度纤维复合增强水泥基材料力学性能

      张勤, 巩稣稣, 赵永胜, 吴耀青, 周继凯

      为改善水泥基材料抗拉强度低、韧性差以及易开裂等性能缺陷,采用微米级碳酸钙晶须和厘米级短切耐碱玻璃纤维复合增强高性能水泥基材料,并对不同纤维增强水泥基材料的基本力学性能进行了研究。结果表明,微观碳酸钙晶须和宏观耐碱玻璃纤维均有利于水泥基材料力学性能的提高,且提高程度与纤维(或晶须)掺量及长度相关;采用碳酸钙晶须和耐碱玻璃纤维复合增强水泥基材料,可分别在微宏观结构层次上发挥两种纤维的增强优势,增强水泥基材料的抗折和劈拉强度比未增强时最多可分别提高约60%和80%。

      • 1
    • 盾构隧道开挖引起邻近管道水平位移研究

      管凌霄, 徐长节, 可文海, 丁海滨, 张高锋, 虞巍巍

      采用两段法研究了盾构隧道开挖引起邻近管道水平位移的变形特性,在第一阶段改进了Loganathan公式,求得盾构隧道以任意角度下穿管道施工引起的管道轴线处土体水平位移,第二阶段采用Vlasov模型模拟管—土相互作用,并求得管道水平位移解析解。通过与工程监测数据及有限元计算结果的对比,验证了本文方法的正确性,并进一步分析了管道与隧道夹角、管道直径以及隧道埋深对管道变形的影响。分析结果表明:盾构隧道斜下穿管道施工时,隧道与管道相交角度的大小对管道水平位移造成的影响显著,随着夹角的减小,管道的水平位移逐渐增加;当管道与隧道相交角度较小时,盾构隧道开挖引起的管道水平位移相对管道竖向沉降不可被忽略;随着管道直径的增大、隧道埋深的增加,盾构隧道斜交下穿管道施工引起的邻近管道变形均减弱。

      • 1
    • 斜交梁桥频率间接识别效果的影响参数研究

      亓兴军, 肖志全, 张荣凤

      采用过桥车辆振动响应识别桥梁自振特性的间接测量法能够避免传统动载试验测量桥频方法所存在的操作复杂和成本较高等缺点,根据车桥耦合振动理论和桥梁间接测量法基本原理,对实际工程中的某一斜交梁桥建立车辆与桥梁耦合振动的有限元模型,采用双轴半车模型模拟测量车辆,提取车辆匀速驶过桥梁时的车辆加速度时程响应并利用峰值拾取法等进行频谱分析,剔除已知的车辆相关频率识别出桥梁的前三阶自振频率,分析了6种不同车速、6种不同车重、8种不同桥梁斜交角度对桥梁频率识别效果的影响特点。结果表明,间接测量法能够有效地识别桥梁比较密集的频率,车速低于20km/h能够较好地识别出斜交梁桥的前三阶频率,车速较高时无法识别桥梁的频率信息;相对较小的车桥质量比对桥梁频率识别有利;斜交梁桥不同的斜交角度基本不影响桥梁频率识别的精度;桥面粗糙时采用差值法仍能较好的识别。数值模拟表明间接测量法对于不规则斜交梁桥频率仍有较好的识别效果,进一步推进移动传感间接测量方法在桥梁检测工程中的应用。

      • 1
    • 钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力分析

      范旭红, 倪林, 秦卫红

      钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并且具有显著的二次刚度,但它的弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行了梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏三种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。经与试验承载力对比可知,上述SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。

      • 1
    • 设置镦锚钢筋的地下综合管廊墙板节点抗震性能研究

      李正英, 余书君, 贺继军

      为探讨使用镦头锚固钢筋的地下综合管廊墙板节点的抗震性能,对6个足尺墙板节点进行了低周往复荷载试验研究。考察了地下综合管廊墙板节点的承载能力、失效模式、滞回耗能能力、位移延性等抗震性能指标,将现浇墙板节点试件与叠合装配式墙板节点试件的试验结果进行对比分析,并分析了镦锚钢筋锚固长度的合理取值。采用有限元程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性。研究表明:设置镦头钢筋锚固的叠合装配式节点具有与现浇节点大致相当的承载能力,位移延性及耗能能力方面相对较好,说明叠合装配式节点能够达到与现浇节点相近的抗震性能要求。镦头钢筋锚固长度采用 时,地下综合管廊墙板节点试件抗震性能可满足抗震设计要求,而随着镦锚钢筋锚固长度的减小,墙板节点的承载能力和变形能力逐渐下降,延性及耗能能力逐渐降低;叠合装配式节点在低周往复加载下,预制叠合面缝隙开展较大,节点核心区混凝土易发生破坏,在实际工程中需采取必要的加强措施,加强节点区连接构造措施。

      • 1
    • 纳米C-S-H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结硬化的影响

      胡建伟, 谢永江, 刘子科, 郑新国, 曾志, 王月华, 翁智财, 蒋睿

      研究了纳米C-S-H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结时间、早期水化历程及抗压强度的影响,采用XRD、TG、pH计和SEM等分析测试手段对早龄期水化产物和液相碱度等进行了表征,探讨了纳米C-S-H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的增强机理。结果表明:掺加纳米C-S-H/PCE能有效缩短硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆体初凝及终凝时间,当C-S-H掺量≥1.0%时,硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的初终凝时间差明显缩短。纳米C-S-H/PCE加快了硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化放热速率,提高了总的水化放热量,早期水化产物生成数量多,但对水泥水化产物类型没有影响,硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥体系8h、12h和16h的抗压强度显著提高。

      • 1
    • 城市地区管道渗漏引发地面塌陷成灾机理的CFD-DEM联合计算模拟

      王越林, 陆烨

      近年来城市地区地面沉降和塌方事故频繁发生,究其原因管道渗漏是导致此类事故的主要因素之一。当管道破裂时,若管道内流体为重力流,管道周围土体会被冲蚀进管道,最终导致沉降或地面塌陷。为探讨管道渗漏时土体在水流作用下的迁移过程,作者提出了一种计算流体动力学(CFD)和离散元(DEM)程序联合计算数值模拟方法。此方法主要采用颗粒流程序(PFC3D)对地层进行建模,用ANASYS中的FLUENT模块计算地下水流场并导入PFC3D,进行联合计算。采用此流-固耦合方法,本文针对上海北部地区地层情况,即上部1.5m厚黏性土层、下部2.5m厚砂性土层进行数值建模,研究地下管道裂缝尺寸和地下管道裂缝位置对管道渗漏引发的地下空洞区发展及地面塌陷的影响。数值模拟结果表明:裂缝尺寸越大,土体流失量越大,砂性地层内土体扰动区域范围越广,由于上部黏性土层的存在,地表沉降值不大;土体扰动区域范围以裂缝位置为起点不断扩展,往上部延伸,扰动区域范围越大,且扰动区域范围是远远大于空洞区范围的。

      • 1
    • 基于TQI与沉降关联性分析的高铁路基服役状态监测机制

      陈舒阳, 路良恺, 姚永胜

      高铁路基状态监测目前多依赖于轨检车,缺陷在于其检测结果轨道质量指数(TQI)由标准差得出,仅具有表明路基轨道几何状态差异的统计学意义,无法反映高铁路基服役状态优劣及病害程度。依托沪宁城际铁路,基于轨道动检常规检测结果,结合现场沉降观测数据,分析TQI异常与工后沉降超限的关联性,并以地质雷达、波速仪等下部结构探查为验证,开展高铁路基服役状态监测机制研究。结果表明:TQI异常与沉降超限无互相包含关系,且极大值区段互不对应;沉降超限与临超限区段的TQI超限率分别为66.67%与46.15%,而TQI超限区段的沉降超限率仅13.64%;对比TQI超限频次与幅度,沉降超限与频次的相关性更大;经地质雷达扫描与波速仪探测,当路基下部存在空洞或水力通道时,在TQI与沉降超限区段有路基病害发育。该研究在以轨检车为常规手段的基础上,形成了“TQI+沉降值+下部扫描”比对筛查机制,比侧重TQI的判定方法更符合工程实际,可为提升路基服役状态监测的有效性及合理判定路基病害提供理论依据。

      • 1
    • 摆式电涡流TMD-钢框架结构的耦合计算方法与减震分析

      潘毅, 包韵雷, 国巍

      摆式电涡流TMD作为一种新型阻尼器,多用于人致振动和风振控制,较少应用抗震工程,也缺乏较好的计算方法。为研究摆式电涡流TMD的减震性能及合理的质量比μm,根据摆式电涡流TMD的力学特性,提出了一种基于联合仿真的耦合计算方法,根据现行建筑抗震设计规范,建立了20层钢框架结构模型,设计了5组不同μm的摆式电涡流TMD,并采用提出的耦合计算方法,对摆式电涡流TMD-钢框架结构模型进行了动力时程分析,得到了罕遇地震作用下结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度与μm的关系曲线,并与无TMD结构的地震响应进行了对比。研究结果表明:所提出的耦合计算方法可行有效,摆式电涡流TMD可有效降低钢框架结构的地震响应,当μm为3%时较为合理,其结构的层位移、层间位移角、层剪力和层加速度分别减小35.6%、31.2%、9.9%、5.6%。耦合计算方法为研究摆式电涡流TMD对建筑结构的减震效率提供了一种新的思路。

      • 1
    • 碳气凝胶阴极用于电化学-臭氧体系去除水中布洛芬

      苗志全, 黄文璇, 王拓, 宋昀茜, 袁国兴, 吴凯, 程立坤, 赵纯

      以天然棉花为前驱物,通过直接一步热解法制备了新型碳纤维气凝胶(CFA)阴极,用于电化学-臭氧技术(E-O3-CFA),通过SEM、BET、XPS等方法对CFA进行成分和结构分析,并系统地研究了E-O3-CFA体系对水中布洛芬(IBP)的去除情况,考察了阴极材料、臭氧浓度、电流强度和初始pH等因素的影响,分析了该体系去除IBP的途径和机理,并对能耗进行了计算。结果表明,CFA是一种多孔互联的三维网状结构,孔隙发达,比表面积高且表面存在丰富的含氧官能团,在电流强度为300 mA,O3浓度为16 mg/L,未调节初始pH的条件下E-O3-CFA体系对水中IBP的去除率高达97.96%,高于使用其它阴极材料的电化学-臭氧体系(不锈钢阴极83.11%、活性炭纤维阴极94.78%、石墨阴极89.05%),CFA阴极的使用进一步降低了电化学-臭氧体系的单位能耗(SEC=2.49 kW·h/gTOC),该体系主要通过以羟基自由基(·OH)为主的自由基路径氧化降解有机物。

      • 1
    • 高速公路低路堤服役状态风险评估

      徐敬业, 徐林荣, 张亮亮

      高速公路低路堤受到路基高度的限制,容易产生工后沉降过大或不均匀沉降等问题。目前,路基设计和养护规范均未针对低路堤设计进行统一规定,导致低路堤在建设期和运营期存在诸多影响工程正常使用的问题。本文借鉴地质灾害风险评估理论,分析干湿循环、交通荷载等影响因素,并考虑养护维修而对各因素进行修正,提出了低路堤路基服役状态评估方法。该方法运用模糊综合评价法和物元分析方法分析建设期结构质量易损性和运营期路基危险性及养护维修修正值,得出低路堤路基综合风险度。将该方法运用于浙北低路堤段工程实例,得综合风险度为低度,服役状态风险程度与现场调查结果基本一致,说明了该评估方法的可行性。

      • 1
    • 钢渣-土混拌基层材料试验研究及微观机理分析

      黄伟, 邱鹏, 赵鲁卿

      针对钢渣用于基层材料易发生膨胀的问题,采用钢渣、高炉矿渣微粉、土混拌并结合土体固化技术,制备道路基层材料-钢渣混合土。对其16组不同配比土样开展了击实、膨胀率、无侧限抗压强度试验。研究表明:钢渣混合土最佳含水率受配比影响较小,均维持在12~14%;最大干密度随钢渣掺量的减少而降低,随高炉矿渣微粉掺量的增加而降低;高炉矿渣微粉的掺入可显著降低钢渣混合土膨胀率,提高其无侧限抗压强度;7d、14d、28d、90d无侧限抗压强度均随钢渣占比增加呈先增后减趋势,配比为50wt%钢渣:50wt%土时达到最大。微观结构分析表明:土颗粒表面电荷的改变使得钢渣混合土体结构在成型时更易受压密实,钢渣中游离氧化钙(f-CaO)在固化过程中的水化反应受到明显抑制,主要与矿渣中二氧化硅(SiO2)发生消解反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H);与此同时,钢渣、土相互包裹的颗粒间堆叠效应及C-S-H凝胶填充混合料缝隙产生的自密实效应进一步提高了土体强度,从而制备出强度高、安定性好的钢渣混合土。

      • 1
    • 土钉墙+水泥土桩墙联合支护结构的力学特性分析

      万宗江

      为充分发挥水泥土桩墙的高强度特性,本文提出了一种土钉墙+水泥土桩墙的基坑联合支护结构,并介绍了其设计理念。基于有限元数值模型,系统性地研究了联合支护结构其渗流场分布、土体水平位移分布、土钉轴力分布模式、水泥土桩墙桩身应力分布、基坑破坏模式及坑底加固和水泥土桩墙距离影响,并同时与传统土钉墙和复合土钉墙支护结构进行了对比分析。结果表明:在保证墙体安全的条件下,联合支护结构受力机制更为合理,开挖面处土体水平位移、桩身轴向及切向应力均要小于传统的土钉墙和复合土钉墙;基坑破坏模式表现为重力式挡土墙破坏模式,对坑底进行加固处理可进一步显著改善其支护性能支护结构。

      • 1
    • 锑矿区土壤重金属污染分布特征及生态风险的影响

      黄中杰, 邓仁健, 周赛军, 汪建群

      为了揭示矿业活动和生态修复措施对锑矿区土壤重金属污染的影响,调查了锡矿山锑矿区冶炼区、公路沿线区、采矿区及尾矿区中不同用地性质土壤中Sb、As、Pb及Cd等重金属含量,并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对污染程度、潜在生态风险进行了评价。结果表明:锑矿区土壤样品中Sb、As、Pb及Cd的平均含量分别为3937.72 mg·kg-1,74.55 mg·kg-1,254.34 mg·kg-1和37.36 mg·kg-1,重金属复合污染严重;地累积指数法及潜在生态风险指数法评价表明锑矿区Sb和Cd污染严重,As、Pb有轻度到中度污染,综合具有极强的生态风险,其中Sb和Cd是最主要的污染因子。冶炼、开采、运输和堆放等矿业活动使各区域土壤的重金属浓度呈显著区域特征;废矿渣土壤、荒地、林地、底泥、生态修复草地和菜地等土壤样品中的重金属Sb含量依次减小,植物生态修复方法是治理土壤锑污染的一种有效手段。

      • 1
    • 铝合金板加固RC梁的剥离破坏机理试验研究

      杨立军, 邓志恒, 杨海峰

      剥离破坏是铝合金板加固RC梁常见的早期破坏形式,为了避免剥离破坏的出现,对铝合金板加固RC梁的剥离破坏模式开展了试验研究。制作了20根RC梁,通过结构胶将铝合金板粘贴在RC梁底部。为了研究附加锚固对剥离破坏的影响,部分试验梁在铝合金板特定位置设置了化学螺栓或U形箍。通过铝合金板加固RC梁的两点单调加载试验,得到了铝合金板加固RC梁的4种破坏模式:适筋破坏、超筋破坏、板端剥离破坏和中部裂缝剥离破坏。剥离破坏是由于界面剪应力过大产生的,为此利用铝合金板应变片的试验数据,得到了铝合金板的粘贴界面剪应力分布曲线,分析了界面剪应力分布规律:在板端取得最大值后迅速跌至平坦的谷底,RC梁裂缝处界面剪应力发生突变。分析了剥离破坏机理:板端剥离破坏发生的机理是,铝合金板端界面剪应力达到铝合金板与混凝土的粘贴强度后,界面剪应力将保护层内混凝土剥离;中部裂缝剥离破坏发生的机理是,界面剪应力在混凝土齿状块体端部产生的正应力大于混凝土受拉强度后将混凝土齿状块体从梁体剥离。在此基础上,得到了两种剥离破坏的判别式,结合试验数据验证了判别式的准确性,为铝合金板加固RC梁的工程应用提供了理论基础。

      • 1
    • 近海盐雾区钢筋混凝土圆形截面构件承载力退化研究

      谷音, 李攀

      摘要:基于半无限平板单元的一维平板扩散模型常常被用来预测近海盐雾区钢筋混凝土圆柱开始腐蚀时间,而忽视了圆形截面对氯离子扩散的影响。考虑扩散系数为时间函数,推导考虑截面效应的氯离子圆形扩散模型,提出了近海盐雾区腐蚀钢筋混凝土圆柱截面承载力计算方法,探讨了采用平板扩散模型评估服役期间内圆柱截面剩余承载力的合理性。研究结果表明,平板扩散模型所得钢筋混凝土圆柱开始腐蚀时间大于圆形扩散模型预测结果,从而高估服役期内截面剩余承载力。半径越小,采用平板扩散模型对服役期内圆柱截面承载力评估影响越明显。当钢筋混凝土圆柱暴露在轻度盐雾区且半径小60cm时,应采用圆形扩散方程预测钢筋开始腐蚀时间来进一步评估圆柱截面不同服役期截面承载力。

      • 1
    • 水胶比对超高性能混凝土施工与力学性能的影响

      聂洁

      摘要:良好施工性能超高性能混凝土(UHPC)的研制,其重点之一就是确定合适的水胶比。为此,以150MPa级UHPC的典型原材料和配合比均不变(除用水量外)为前提,研究水胶比(0.15~0.2)对UHPC施工与力学性能的影响规律。通过扩展度、抗压强度、四点弯曲试验得到了UHPC不同湿拌时间的扩展度、充分湿拌时间、充分湿拌后静停一段时间的扩展度、抗压、抗折强度、四点弯曲应力-挠度曲线、四点弯曲出现可视裂纹时下缘等效拉应力;对抗压、抗折强度进行了变异性分析;利用应力-挠度曲线,基于规范法得到了弯曲韧性指标,并提出了其改进方法。结果表明:UHPC充分湿拌时间为6min;水胶比每增加0.1,UHPC扩展度平均增幅76mm;当水胶比、静停时间分别为0.19、4h时扩展度损失40mm,损失率仅5.9%;UHPC抗压强度、抗折强度及弯曲韧性指标随水胶比的增大皆呈先增后减趋势,当水胶比分别为0.18、0.16和0.16时达到最优且变异系数较小;同一水胶比下UHPC抗压、抗折强度平均值最高分别为172.58MPa和42.07MPa,相应扩展度分别为580mm和360mm;施工与力学性能综合最优的水胶比为0.185(扩展度为620mm,抗压标准强度158.54MPa,抗折标准强度29.3 MPa);应力峰值前的应力-挠度曲线并不是典型全凸形曲线;可视初裂抗折强度约为抗折强度的0.85倍;UHPC试件的弯曲韧性较好,宜采用可视初裂挠度作为初始变形参考进行韧性指标计算。

      • 1
    • 考虑变形滞后效应的高液限土路基模量反算方法

      刘闯, 张锐, 滕煜晟, 任天锃

      为了提高便携式落锤弯沉仪(PFWD)测定高液限土路基回弹模量的精度,考虑变形滞后效应对反算结果的影响,提出了一种基于Kelvin粘弹性模型和准静态动力分析反算模量的方法。通过现场试验,验证了新方法的有效性。研究结果表明:利用高液限土填筑的下路堤模量较低,在PFWD冲击荷载作用下,其顶面竖向位移峰值明显滞后于荷载峰值,且荷载-位移曲线非线性显著;基于线弹性模型的常规反算方法使得反算模量远大于实测模量,平均相对误差为52.5%;新方法能较好反映冲击荷载作用下变形滞后特征,反算相对误差仅为9.2%。随着路基模量增大,路基变形滞后效应不显著,常规方法和新方法反算结果相近,但前者仍远大于后者。研究成果可为高液限土路基施工质量控制提供参考。

      • 1
    • 平面应变条件下冻融循环对黄土力学性质的影响

      李宝平, 平高权, 张玉, 杨倩

      以原状黄土为研究对象,通过平面应变试验,研究了冻融循环对原状黄土物理力学性质的影响。研究结果表明:随着冻融循环周期的增大,土样表面损伤越严重;在同含水率、同固结围压的条件下,原状黄土的偏应力-轴向应变(σ1-σ3)-ε1曲线随着冻融循环次数的增大而逐渐减小,并且冻融循环对原状黄土(σ1-σ3)-ε1曲线的劣化作用,随着含水率的增大而增大,随着固结围压的增大而减小;根据摩尔-库伦强度准则,得出粘聚力和内摩擦角均随着含水率的增大呈现出类似线型减小,粘聚力随着冻融循环周期的增大呈现出指数减小,内摩擦角随着冻融循环周期的增大略有减小,但在3°范围内变化。基于试验数据合理性,拟合出原状黄土随冻融循环周期的劣化模型,该模型经试验验证可较好描述原状黄土随冻融循环周期的劣化规律。

      • 1
    • 基于地震均匀损伤的RC框架结构新型侧向力模式

      白久林, 刘明辉, 孙博豪, 陈辉明

      结构在强震下形成均匀损伤状态时,各楼层的侧向变形近似、损伤大小相同,各部位的材料性能均得到了充分发挥,易于形成整体化的耗能机制。基于优化准则法,考虑结构整体损伤和局部损伤,本文首先构建了RC框架结构地震均匀损伤优化设计程序。基于非线性温克尔地基梁模型(BNWF),建立了能够考虑土-结构相互作用的RC框架结构分析模型。以三个5层、8层和12层结构为例,对其进行了均匀损伤优化设计和关键收敛参数分析。基于三个均匀损伤优化设计结构的层剪力分布,以我国抗震规范的侧力模式为基础,提出了新型的侧向力模式。本文所形成的均匀损伤优化设计方法、新型侧向力模式,可为我国RC框架的抗震设计提供依据和参考。

      • 1
    • 基于模型试验的挡土墙后EPS板减压性能研究

      郑俊杰, 邵安迪, 谢明星, 景丹

      通过室内挡土墙模型箱试验,对铺设不同弹性模量以及不同厚度的EPS板的各工况下墙背土压力分布规律及EPS板的减压性能进行了研究,并通过FLAC3D建立有限差分数值模型对不同压缩量情况下土压力分布规律进行了分析.研究结果表明:EPS板能有效地减小挡土墙墙后土压力;EPS板的弹性模量越小,厚度越大,墙后填土表面的外荷载越大,EPS板的减压效果越明显;EPS板厚增加到一定程度后,EPS板的减压效果不会再有明显提升,EPS板厚达到0.1倍墙高即可获得最佳减压效果.

      • 1
    • 基于桩周土加固效应的双排桩承载性状模型试验研究

      王祥秋, 廖镇源, 郑土永, 朱道立

      双排桩在复杂环境条件深基坑工程中具有广泛的应用前景,针对双排桩复杂的承载性状与力学性态,基于相似材料模型试验原理,构建深基坑工程双排桩室内试验模型,对桩间土、桩侧被动区、桩端土体以及复合加固等5种加固工况下双排桩的承载特性进行分析研究。研究表明,当采取桩间土与被动区土体复合加固措施时,前排桩最大正、负弯矩相对于未采取加固措施时分别降低了66.9%和55.3%,后排桩桩身最大正负弯矩分别降低了98.3%和56.0%,而桩顶水平位移降低约77.3%,其加固效果十分显著。桩间土、桩侧被动区以及桩端土加固均可有效提高双排桩的承载性能,但以桩间土加固效果为最好。主要原因在于桩间土加固可显著提高桩间土的变形模量,从而增强桩土复合承载体截面整体抗弯刚度,从而提高双排桩的承载能力。

      • 1
    • 基于地区温度实测数据的大跨度钢箱梁悬索桥温致效应研究

      黄旭, 朱金, 钱逸哲, 李永乐

      本文基于地区温度实测数据研究了大跨度钢箱梁悬索桥温致效应。首先,基于地区的温度实测数据,采用4种常用的概率分布模型对桥址区不同季节日温度极值分布进行拟合,通过5项拟合指标评价了各概率分布模型的拟合优劣并选取了最优概率分布模型。基于最优概率分布模型,进一步推算出桥址区重现期分别为20年、50年和100年的温度极大值和极小值。其次,采用ANSYS有限元软件建立了某大跨度钢箱梁悬索桥有限元模型,并研究了考虑极端温度下不同构件升降温对桥梁自振频率和位移的影响。最后,本文还进一步研究了中央扣、竖向支座和伸缩缝等约束体系对桥梁温致效应的影响。研究结果表明:全桥自振频率,除加劲梁一阶对称横弯频率外,其余的频率与全桥的温度呈负相关;悬索桥的桥塔和加劲梁分别升、降温25℃时,桥梁各阶自振频率变化量都在5%以内;但是,悬索桥主缆降温12℃时,将导致加劲梁反对称竖向振动频率的显著增加,约为12%。此外,加劲梁纵向竖向位移响应及桥塔竖向和纵桥向位移响应与桥梁的温度变化呈线性相关性,且加劲梁的纵向位移受加劲梁的温度变化影响最大,建水测和元阳侧纵向位移变化率分别为4.7mm/℃和3.3mm/℃。另外,加劲梁梁端竖向位移和转角主要受到主缆温度变化的影响。竖向支座和伸缩缝纵向限位装置对桥梁的温致位移响应影响可忽略不计,但中央扣会使桥梁跨中处短吊杆的内力发生突变。

      • 1
    • 膨润土对CSM墙体强度和渗透特性的影响

      陈宇航, 唐昊陵, 章定文

      膨润土浆液常作为地下工程双轮铣水泥土搅拌墙(CSM)的铣削液来改善土体搅拌均匀性能和维持槽壁稳定。通过室内试验研究膨润土-水泥土试样无侧限抗压强度和渗透系数等特性随膨润土掺入量的变化情况,并结合压汞试验分析掺入膨润土对水泥土微观孔隙特征的影响。探讨掺入膨润土后试样孔隙比的变化与水泥土试样无侧限抗压强度和渗透系数的关系,并量化试样孔隙变化过程。结果表明,掺入膨润土可使渗透系数降低两个数量级和显著提高无侧限抗压强度;无侧限抗压强度和孔隙比、水泥掺量的比值近似呈幂函数关系;膨润土自身的膨胀性、分散性和亲水性可以有效填充孔隙,同时与水泥水化产物发生化学反应,改变水泥土孔隙分布;一定量的膨润土掺入量对改善水泥土试样承强防渗效果显著,但一味增加膨润土掺量改善的边际效果不明显,在固化粉土和砂土试样中膨润土的最佳掺入量分别为5%和2.5~5%。

      • 1
    • 配置高强抗剪钢筋的混凝土整浇界面直剪性能试验研究

      刘杰, 邱磊, 张杨, 陈娟娟, 周万清

      为了研究抗剪钢筋的屈服强度fy和混凝土保护层厚度h对混凝土整浇界面直剪性能的影响,本文开展了12个Z形试件推出式试验。基于试验现象和界面实测的荷载-滑移曲线,提出了界面剪力传递机理。根据试件的承载力测试值,对规范ACI、PCI以及AASHTO的界面直剪承载力计算公式进行了评估分析。结果表明:当fy由400MPa提高至600MPa或h由20mm增加至40mm时,界面的直剪强度和刚度均无显著变化,但h的变化会引起界面破坏模式的改变;混凝土的粘结力和内聚力对界面直剪承载力的贡献较大;上述三个规范的计算公式都能较好地应用于指导工程设计,但ACI和PCI计算公式显得过于保守,而AASHTO计算公式的计算精度较高。研究结论可为混凝土整浇界面抗剪钢筋的配置以及相关设计规范的选用提供参考。

      • 1
    • 以煤矸石为原料的PAFCC絮凝剂的制备与应用试验研究

      丁舒航

      以煤矸石为原料,经过高温焙烧、酸浸、聚合、熟化等过程制备了高效无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁钙(PAFCC),通过单因素实验研究了PAFCC制备条件对浊度、COD和UV254去除率的影响。试验表明PAFCC最佳聚合条件为pH=2,聚合温度为60 ℃,聚合时间5 h,在40℃下熟化28 h。混凝结果表明制备的PAFCC对浊度有极好的去除效果,达到95.70%,同时对COD、UV254有一定去除效果,去除率分别达到47.51%、45.98%。炼化废水混凝结果表明,PAFCC对浊度和总磷有较好的去除效果,同时对COD及氨氮有一定去除效果,效果明显优于传统PAC。

      • 1
    • 基于均匀设计及BP神经网络的大体积混凝土热学参数反分析

      张玉平, 马超, 李传习, 高树威

      为了解决桥梁工程大体积混凝土热学参数失真的问题,提出了一种基于均匀设计理论与BP神经网络的大体积混凝土热学参数反分析方法。首先基于Matlab建立BP神经网络模型,采用tan-sigmod型传递函数,然后利用均匀设计方法确定热学参数样本,通过有限元计算得到混凝土特征点温度计算样本,训练其二者之间的非线性关系。最后将实测温度值输入训练好的神经网络,即可得到各热学参数的反演值。在太洪长江大桥散索鞍支墩承台大体积混凝土施工中反演了导热系数、反应速率及绝热温升,基于反演值的温度计算值与现场实测值吻合较好,指导了温控施工,确保了工程安全。工程实践表明:将均匀设计和BP神经网络相结合的反分析方法,减少了样本数据,在BP神经网络的训练阶段,采用附加动量法明显缩短网络训练时间,提高了效率。

      • 1
    • T形方钢管混凝土组合异形柱偏压性能试验研究

      李泉, 周学军, 李国强, 刘哲, 王振, 王兴博, xianguodong

      T形方钢管混凝土组合异形柱具有良好的力学性能,以试件长度、偏心距、偏心方向为试验参数,设计9个不同长细比的试件进行偏心受压试验,观察试件的破坏形态,得到荷载-应变曲线和荷载-挠度曲线,并分析各参数对试件偏心受压性能的影响。试验结果表明:长度为600mm的试件发生强度破坏,长度为1500mm和1800mm的试件发生弯曲失稳破坏;试件长度越长,弯曲破坏特征越明显;偏心距越大,偏压承载力越低;偏心方向对偏心受压性能的影响相对较小。与国内外有关规范计算结果对比发现,按DBJ/T13-51-2010计算的结果与试验结果吻合最好。T形方钢管混凝土组合异形柱延性较好,方钢管之间可以协同工作,偏心受压力学性能良好。。

      • 1
    • 粘贴铝合金板加固RC梁的界面剪应力

      杨立军, 邓志恒, 梁 朋, 杨海峰

      为给粘贴铝合金板(Aluminum Alloy Plate,AAP)加固RC梁的铝合金板和RC梁的连接设计提供依据,对其粘贴界面剪应力开展了理论和试验研究。考虑铝合金板厚度和U形箍连接等影响因素,设计了6根铝合金板加固RC梁,对其进行了四点加载试验。考虑铝合金板正应力和界面剪应力的关系式,通过密布在铝合金板纵轴线上的应变片测得了铝合金板的粘贴界面剪应力。假设结构胶剪切变形沿厚度方向线性变化,根据粘贴界面位移协调条件,得到了任意荷载作用下的无附加锚固铝合金板加固RC梁的粘贴界面剪应力的控制方程,给出了四点集中荷载作用下的粘贴界面剪应力解析表达式和最大值。根据理论计算和试验结果,得到了界面剪应力分布曲线和最大剪应力。研究结果表明:界面剪应力的理论和试验结果符合较好,呈现相同的变化规律:界面剪应力在板端取得峰值后迅速滑落至横轴附近,裂缝截面界面剪应力呈现波动。随着铝合金板厚度变大,其界面剪应力也越大,设置U形箍连接,界面剪应力变小。

      • 1
    • 两种不同地基模型下隔离桩对盾构掘进引起邻近高铁桩基水平位移影响分析

      冯国辉, 周逊泉, 何庆亮, 徐长节

      在城市建设过程中,盾构隧道开挖会对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。本文基于这两种地基模型,采用差分法利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,随后深入分析了隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。研究结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果要比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移会显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。

      • 1
    • 地震作用下大型渡槽结构输水功能可靠性分析

      张威, 王博, 徐建国, 黄亮

      大型钢筋混凝土渡槽作为生命线类水工结构,其输水功能可靠性至关重要。然而,一方面混凝土材料的力学性能表现出显著的随机性与非线性特征,另一方面渡槽结构在服役期内可能遭受不确定的灾害性地震作用,对渡槽结构的服役安全带来威胁。为此,本文采用混凝土随机损伤力学模型量化混凝土随机性与非线性耦联下渡槽结构的动力响应,并基于概率密度演化理论给出了渡槽结构输水功能可靠性分析方法。以某实际大型钢筋混凝土渡槽结构为例,详述了渡槽结构输水功能可靠性分析的原理和实现流程。研究表明,概率密度演化理论可以准确高效地对渡槽结构输水功能可靠性进行评估;不同设计水准下渡槽结构的输水功能可靠性指标存在一定的差异,在设计初期应予以合理考虑。本文的研究可为实际渡槽结构的可靠性分析和优化设计提供重要基础。

      • 1
    • RPC预制管混凝土组合柱抗震性能试验研究

      单波

      活性粉末混凝土预制管组合柱(Concrete-filled RPC tube,简称CFRT)将RPC的力学性能和箍筋的约束效应有效结合了起来,是一种基于超高性能水泥基套管的新型约束组合柱。对4个CFRT柱和1个箍筋约束混凝土柱开展了恒定轴力下的低周反复荷载试验,获取了组合柱的破坏形态、滞回曲线和钢筋的应变等数据,并对相关抗震指标及试验参数进行了分析。结果表明:CFRT柱在低周反复荷载作用下表现出典型的弯曲破坏特征,在RPC管表面出现大量细而密的裂缝,但没有明显的剥落现象;CFRT柱的滞回曲线较为饱满,其抗震性能显著优于普通箍筋约束混凝土柱;在试验条件下,CFRT柱的极限侧移率在0.042~0.075之间,高于我国抗震设计规范关于罕遇地震下结构柱极限塑性侧移率不低于0.02的要求;从抗震性能来看,在RPC管内部填充高强混凝土,对于CFRT是可以接受的组合方式。

      • 1
    • 红层软岩变形特性及其基床系数取值试验研究

      周其健, 郑立宁, 邓荣贵, 陈继彬, 康景文, 罗益斌

      岩体变形特性及基床系数与基础内力、最终变形量和变形的均匀性直接相关,合理确定基床系数值对高层特别是超高层建筑至关重要。以成都市某超高层建筑论证为依托,对建筑物持力层中风化泥质软岩,在井下平洞内进行了不同压板尺寸和形状的平板载荷试验,并取得原位试样进行了室内岩块单轴抗压强度、常规三轴压缩试验和直接剪切试验,根据室内及原位试验资料分析了岩体单轴抗压强度、弹性模量、承压板尺寸与基床系数的关系。结果表明地基基床系数具有随着地基岩石单轴抗压强度增加而增加的趋势;较小承压板试验数据离散性较大,较大压板试验数据离散性较小;如果红层软岩基床系数按照规范建议黏土或砂土的经验公式进行修正,会引起较大误差;红层软岩(中等风化泥岩)地基的基床系数与载荷板尺寸间呈双曲线型经验关系,据此建议对建筑物红层软岩地基基床系数进行修正;对于红层软岩采用500mm方形承压板试验获取基床系数离散性较小。

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    • 考虑温度影响的非关联弹塑性饱和黏土本构模型研究

      刘红, 陈琴梅, 卢黎, 肖杨, 吴焕然

      从不同温度作用下的压缩曲线和回弹曲线出发,利用等效的力学固结代替热固结,将常规温控三轴试验过程中复杂的热力学特性转化为纯力学特性,然后结合传统的临界状态理论,运用非关联流动法则,提出考虑温度影响,适用于正常固结饱和黏土的非关联弹塑性本构模型。整个模型包含6个独立参数,各参数的物理意义明确,且可由常规的温控三轴实验确定。随着温度的增加,压缩曲线和回弹曲线的斜率、临界应力比和泊松比不变,先期固结应力呈指数形式变化,此外,塑性势函数和屈服函数之间的比例因子可通过试算确定。最后结合高岭土和伯克土的常规温控三轴排水剪切试验数据,给出了模型参数的具体确定方法,并将模拟值和试验值进行对比,验证了该模型的合理性。

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    • 基于无味变换的边坡可靠性分析

      向子林, 许晓亮, 黄闻捷, 陈将宏

      岩土工程不确定性问题是近年研究的热点之一,以边坡可靠性分析为出发点,通过介绍无味变换原理,给出了基于无味变换的边坡可靠性分析方法及实施步骤,借助已有研究中的均质边坡和分层边坡算例,探讨了基于无味变换的边坡可靠性分析方法的合理性和适用性,结果表明:基于无味变换原理开展边坡可靠性分析可不依赖于变量的分布类型,应用方便且计算效率高;在分析可靠性较高的边坡时,由于失效概率量值较小,引起的相对误差较大,此时应谨慎选择,但对于工程上更为关注的可靠性较低(高失效概率)的边坡,与蒙特卡洛方法相比,基于无味变换方法的计算结果相对误差在5%以内,且变量相关系数的变化引起的误差波动较小,适用性较好。

      • 1
    • 苏南太湖流域农村污水PFASs现状及分散式处理设施去除效能研究

      张文艺

      以常州市武进区洛阳镇6座分散式农村污水处理设施为研究对象,分别采集了处理设施总进水、总出水及湿地土壤,共检测出样品中11种PFCAs (全氟羟酸类物质C4~C14)和4种PFSAs (全氟磺酸类物质C4、C6、C8、C10)及MeFOSA(N-甲基全氟辛基磺酰胺)、EtFOSA(N-乙基全氟辛基磺酰胺)、MeFOSE(N-甲基全氟辛基磺酰氨基乙醇)等PFOS(全氟辛烷磺酸)前体物质的质量浓度。统计分析表明:6种PFCAs和3种PFSAs在6个村庄污水处理设施总进水检出率均在83.33%以上;PFSAs中浓度最高组分为PFOS,浓度范围为(N.D.~79.89 ng?L-1)、PFCAs浓度最高的组分为PFOA(全氟辛酸铵),浓度范围为(3.87~8.6 ng?L-1);3种不同污水收集方式中的全氟及多氟类化合物(PFASs)浓度特征为雨污合流及企业排水>雨污分流>雨污合流,接触氧化A/O工艺和多级A/O工艺总出水中的PFASs浓度高于总进水,对PFASs没有去除效果;A/O-MBR工艺则对中链PFASs具有较好的去除效果,去除率为81.27%.对PFOS的去除最为明显,浓度从64.45 ng?L-1降到了15.41ng?L-1,去除率可达74.9%,但其对短链PFASs未见有明显去除效果;人工湿地对中链PFASs也具有较好的去除效果,湿地出水中PFOS可从15.41ng?L-1降至检出限以下。短链PFASs具有较低的吸附势和疏水性,更易存在于液相中而不是在固相中,使得几种工艺对其均未见有明显去除效果,甚至出水浓度较进水高。

      • 1
    • 强降雨作用下昔格达边坡渗流特性及稳定性分析

      杨世豪, 苏立君, 张崇磊, 李丞, 胡兵立

      昔格达地层分布于我国西南,其工程性质极差。为分析上覆第四纪残坡积物的昔格达组粉砂土边坡在强降雨作用下渗流特性及稳定性,本文结合石棉县莫家岗滑坡,以数值模拟手段研究坡体渗流规律;以Morgenstern-Price方法计算各时刻坡体稳定性系数并分析其变化规律。结果表明:雨水在坡体中逐层入渗,雨停后渗流过程将继续发展,由于存在土层分界面,坡体渗流特性不同于均质坡体;降雨过程中孔隙水压力发生增长的范围在界面附近加速拓展,雨停后土层分界面附近第四纪残坡积物仍处于近饱和状态;降雨入渗导致坡体边坡稳定性系数下降,且稳定性系数变化对降雨的响应存在滞后。本文的研究可为昔格达地层滑坡的防治提供参考。

      • 1
    • 微污染源水的混凝处理及絮体粒径研究

      夏玮, 张蕊, 吴根宇, 马江雅

      微污染源水的处理已经成为一个重要的课题并在全世界范围内引起广泛关注,其中的浊度、腐殖质等影响到了饮用水水质. 絮凝是一种安全实用高效的水处理技术,而絮凝剂是絮凝技术的核心,选择一种合适的絮凝剂显得至关重要. 以硫酸铝(AS)、聚合氯化铝(PAC)、氯化铁、聚合氯化铁(PFC)这四种絮凝剂处理微污染源水,再分别与助凝剂PAM、活化硅酸(ASI)复配使用,PAM与ASI具有较好的吸附架桥能力,大大提高了絮凝效率. 通过检测浊度、UV254、絮体粒径三个指标,得出这四种絮凝剂单独使用时的最佳投加量分别为22,18,16,8mg/L;与PAM复配使用时PAM的最佳投加量分别为0.1,0.1,0.05,0.2mg/L;与ASI复配使用时ASI的最佳投加量分别为0.5,1.5,1.0,1.0mg/L. 另外,自然水体中有机物的降解会产生腐殖酸,从而污染水质. 实验中分别使用聚丙烯酰胺(PAM),PAC以及两者复配,通过检测混凝后的UV254以及絮体粒径两个指标,得出PAM、PAC单独使用时的最佳投加量分别为8,100mg/L,PAM与PAC复配时PAM的最佳投加量为0.8mg/L, 证明复配可在低投加量下有效增强絮凝效果.

      • 1
    • 营养盐浓度对胶结重塑泥岩试样物理力学特性及微观结构试验研究

      王绪民, 崔芮, 王铖

      采用一次浸泡菌液的方式,制备不同浓度(0.3、0.5、0.7mol/L)营养盐处理的微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)胶结重塑泥岩样。基于直接剪切、固结、碳酸钙酸洗法、扫描电镜(SEM)等试验测试胶结试样,分析了营养盐浓度对胶结试样力学性能、碳酸钙含量及微观结构的影响。结果表明,同等反应条件下(相同时间、体积),随着营养盐浓度的增加抗剪强度及孔隙比先增大后减小,当营养盐浓度达到0.5mol/L时抗剪强度及孔隙比最大,此时试样黏聚力、内摩擦角分别为15.5 kPa、18.83°;碳酸钙含量随着营养盐浓度的增加而增加,当营养盐浓度达到0.7mol/L时试样平均碳酸钙含量提高较少;碳酸钙晶体分布均匀性随着营养盐浓度由低到高变化呈凸字形态;胶结试样的强度依赖于生成的CaCO3晶体量及其分布形态;生成的方解石型碳酸钙晶体主要沉积在颗粒接触处形成积聚晶体或填充在孔隙中形成“胶结桥”,产生胶结效果而增强试样的力学性能。

      • 1
    • HRB600钢筋钢纤维混凝土梁柱边节点抗震性能试验研究

      张健新, 张标, 丁传林

      为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化,设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点。进行2个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验,得到试件的破坏形态和滞回曲线,对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。研究结果表明:往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能,但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快。钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化,改善边节点的破坏形态,减小核心区的剪切变形,提高耗能能力。钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力,其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。

      • 1
    • 内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

      阎奇武, 张正

      为研究新型内翻U形外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢-混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载-跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性和有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢-混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值比较表明两者十分偏安全地接近,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正的简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。

      • 1
    • 基于变分渐近法的双周期梯形波纹板等效模型

      邓兵, 钟轶峰, 席森彪, 禹辽

      双周期梯形波纹板是沿两个平面方向均呈周期性梯形波纹变化的新型轻质结构,现阶段对其力学性能与结构参数之间关系的研究较少,限制了该种结构的推广应用。针对这些问题,本文利用波纹形状的周期远小于整个板结构尺寸的特点,以凸起为中心的典型代表单元-单胞为研究对象,利用变分渐近法建立单胞等效刚度的数值计算模型。再通过均匀化技术将双周期梯形波纹板转换为具有相同刚度特性的正交异性板进行分析。基于该方法分别计算出不同结构参数下的等效刚度和变形响应,通过与三维有限元模拟结果对比验证等效模型的精确性。计算结果表明:由于形貌变化,双周期梯形波纹板的等效刚度较平板的拉伸刚度降低,弯曲刚度增加;随着凸起间距的增大和板高度的减小,板凸起的组合特性愈发不明显,更趋近于普通平板,导致拉伸刚度逐渐增大,弯曲刚度逐渐降低;而随着板厚度的增加,弯曲刚度呈上升的趋势。

      • 1
    • 斜拉桥Π形结合主梁施工过程剪力滞系数变化规律

      郭飞, 周世军

      斜拉桥中的Π形主梁因宽高比很大而剪力滞问题非常突出。现有的薄壁梁剪力滞理论研究成果尚未能对Π形结合梁斜拉桥在悬臂施工阶段的剪力滞问题进行系统分析。针对斜拉桥施工过程中结构、荷载与位移边界条件等不断动态变化的情形,提出了一个能同时考虑结合梁剪力滞变形与弯曲变形耦合影响、适用于复杂荷载与边界条件的每节点两个剪力滞自由度的Π形结合梁单元。在单元公式推导中,假定钢梁与混凝土翼板纵向位移沿横向为3次抛物线分布,相同横向坐标的钢梁翼缘板和混凝土桥面板呈相似的剪力滞位移曲线变化规律。按悬臂施工过程中的动态结构和动态剪力滞边界条件分析了在桥面板自重荷载、斜拉索张拉荷载及二期恒载等作用下的Π形结合梁斜拉桥中主梁截面剪力滞效应及其随施工过程变化的规律,并将计算结果与现场实测数据进行了比较。研究表明:斜拉桥中的结合梁主梁截面的剪力滞效应随施工过程中荷载及位移边界条件的变化呈正负剪力滞交替变化,相较于桥面板自重等竖向荷载,斜拉索张拉荷载对主梁剪力滞效应的影响更为明显;在靠近桥塔附近梁段截面的剪力滞效应与靠近悬臂前端梁段截面的剪力效应相比亦更加明显;随着施工步骤增加,Π形结合梁主梁截面剪力滞系数变化逐渐减小。相对斜拉桥成桥阶段,悬臂施工阶段的剪力滞效应更值得关注。

      • 1
    • 基于子结构中弯曲波的拉索索力识别方法

      肖军, 代洋, 张永水

      频率法目前仍是正在修建或是已经修建的斜拉桥中测试索力的最常用的方法,但是它的稳定性和精确性仍然存在一些问题。本文从行波的角度,以轴向受拉修正Timoshenko梁模型为理论依托,对拉索结构的动力特性进行了研究。基于梁结构中的弯曲波传播特性,通过3个测点的频域响应,基于最小二乘法拟合得到波分量系数,再以拟合残差最小为目标进行拉索索力和抗弯刚度的识别,并通过拉索振动的数值模拟实验验证了本方法的精确性。相比传统的频率法,本方法基于子结构索力识别,不受减震器影响,而且可通过识别的子索段索力通过静力分析反推拉索各个位置的索力,打破了拉索索力为单一值的观念,同时在各频率采样点处均能识别出相应索力,减小了外部干扰对索力识别对影响。

      • 1
    • 静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能研究

      王志航, 许金余, 吕晓聪, 王腾蛟, 刘高杰

      由于实验的复杂性,高温后混凝土在复杂应力状态下的动态力学性能研究一直较少,但在建筑物火灾和国防军事防护工程中,混凝土结构多处于多轴应力和冲击荷载的共同作用下。为研究静动组合荷载下混凝土高温后双轴动态力学性能,采用真三轴静、动力综合加载实验系统,使用真三轴试验机预先施加双轴轴压,再利用SHPB试验装置,分别对常温(25 ℃)和200、400、600、800 ℃高温后混凝土试件施加冲击动载,发现了双轴应力状态下混凝土在高温后的动态力学性能规律性。试验结果表明:温度变化是影响高温后混凝土双轴动态力学性能的主要因素,应变率变化是次要因素;当温度大于400 ℃时,应力—应变关系曲线出现屈服平台,此时混凝土韧性较低温时有显著提高。200 ℃是高温后混凝土双轴动态抗压强度的转折温度,当温度继续升高时,双轴动态抗压强度明显下降。

      • 1
    • 混凝土中氯离子渗透的细观试验与数值分析

      金立兵, 王珍, 张庆章, 梁新亚

      采用试验研究与数值模拟相结合的方法,从细观角度研究了粗骨料含量、界面区和孔隙率等对混凝土中氯离子渗透性能的影响。首先通过RCM氯离子扩散系数快速测定试验和压汞试验,分析了不同粗骨料含量、水胶比、孔隙率与氯离扩散系数的关系;然后通过编写程序建立混凝土细观随机骨料模型,进而对氯离子的扩散性能进行数值模拟,分析了粗骨料含量和界面区等细观参数对氯离子渗透扩散的影响。结果表明:数值模拟与试验结果吻合性较好,验证了细观数值模型的有效性;氯离子扩散系数随粗骨料含量的增加而降低;混凝土孔隙率随水胶比增加而增大,进而增加混凝土的渗透性;混凝土的渗透性能随着界面区厚度和界面区扩散系数的增加而增加。

      • 1
    • 基于EEMD-JADE的桥梁挠度监测中温度效应分离

      谭冬梅, 刘晓飞, 瞿伟廉, 聂顺, 吴浩

      针对桥梁挠度各成分的分离问题,本文提出一种基于EEMD-JADE的单通道盲源分离算法。首先利用传统的集合经验模态分解法(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)将单通道的桥梁挠度信号分解为一系列线性平稳的本征模函数(Intrinsic Mode Function, IMF),然后采用基于能量熵增量的判别法识别并剔除虚假的IMF分量。将能量熵增量较大的IMF分量组成盲源分离模型的输入信号,最后采用矩阵联合近似对角化( Joint Approximate Diagonalization of Eigen-matrices, JADE) 算法对输入信号进行盲源分离。JADE算法在源信号频率差异较小且频率有所混叠的状况下也能较好地分离出源信号,但是其要求观测信号数必须大于等于源信号数目;EEMD具有良好的自适应性,能够将单通道的混合信号进行多尺度分解,形成多通道信号,但是其分解结果存在端点效应与模态混叠。JADE算法能够解决EEMD分解结果存在的端点效应与模态混叠问题,而EEMD也解决了JADE分离算法的先决条件。两种算法优势互补,能够较好地分离出各挠度组分。通过有限元软件Midas/civil建立了背景桥梁的模型,经仿真分析得到了各单项因素作用下的桥梁结构响应,并将其叠加在一起作为待分离的混合挠度信号。仿真信号分离的结果与源信号的相关系数均在0.98以上,说明分离效果较好。最后采集实测挠度信号进行分离,处于对称位置测点分离出的各挠度组分的相关系数均在0.9以上,证明了该算法的适用性。

      • 1
    • 超高性能混凝土高温后性能试验研究

      杨婷, 刘中宪, 杨烨凯, 吴成清

      通过对超高性能混凝土进行高温加热和高温作用后立方体抗压强度试验,研究了超高性能混凝土高温作用后的表观特征、质量损失及力学性能。对比了单掺钢纤维、单掺聚丙烯纤维和混掺钢纤维和聚丙烯纤维对超高性能混凝土高温爆裂的抑制效果,考察了温度、纤维种类和掺量、骨料(石英砂和钢渣)对超高性能混凝土强度的影响。试验结果表明:混掺2%钢纤维和1%聚丙烯纤维能有效抑制超高性能混凝土高温爆裂,在高温作用后依旧保持完整形态;钢渣骨料混杂纤维超高性能混凝土具有优异的高温力学性能,在1000℃高温作用后仍能保持67%的残余强度;随着温度的升高,超高性能混凝土立方体抗压强度整体上表现出先升高后降低的规律;在目标温度超过600℃时,高温增强了超高性能混凝土的延性。

      • 1
    • 斜坡地形单桩竖向承载特性模型试验与数值模拟

      丁选明, 巫崇荣, 瞿立明, 龙永红

      为了探明斜坡地形条件对桩基竖向承载特性的影响,结合模型试验和数值模拟方法,设计了多组斜坡工况和水平对照工况,对单桩竖向承载特性开展研究,在相同桩长条件下对比分析了平地、不同坡度的单侧斜坡和连续斜坡地形中桩基的竖向承载力,桩身轴力及桩侧摩阻力的变化规律和荷载传递机理。研究结果表明:①在相同坡度条件下,单侧斜坡工况的单桩承载能力小于连续斜坡工况,且桩基竖向承载力随着坡度增大而降低,斜坡影响度呈非线性增长;②斜坡地形主要影响桩侧阻力峰值大小,当桩侧阻力出现峰值时,对应的桩端阻力大小接近相等;③斜坡地形中桩身前后存在应力分布差异,坡前位置竖向应力和剪应力大于坡后位置,但剪应力差异仅存在于0~4倍桩径的浅层区域。

      • 1
    • 竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体抗震性能研究

      徐云鹏, 夏祥, 刘宇清, 杨秀红, 宫大壮

      通过对竖向荷载作用下加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体的抗震性能试验研究,考察了墙体的受力特性、破坏模式和滞回性能,分析了覆面板对组合墙体滞回性能、延性和耗能能力的影响。试验结果表明:相同竖向荷载作用下,单面覆OSB板墙体较无面板墙体的抗剪承载力提高了38.79%;墙架柱轴压比为0.24较轴压比为0.16的单面覆OSB板组合墙体抗剪承载力提高了7.5%,屈服位移降低了8.1%,墙体延性系数μ提高了4.5%,耗能系数E提高了4.1%,加斜撑冷弯薄壁型钢组合墙体体现出较好的抗震性能。在对有限元模型可靠性进行验证的基础上,通过变参数分析考察了墙架柱轴压比、钢龙骨屈服强度对墙体受力性能的影响规律,分析结果表明:随墙架柱轴压比的增大,组合墙体的抗剪承载力有所提高;减小钢龙骨的屈服强度,组合墙体的抗剪承载力下降明显。最后,依据《低层冷弯薄壁型钢房屋技术规程》(JGJ227-2011)和美国规范AISI S400-15,推导出墙体的抗力分项系数,确定了水平地震作用下此类墙体的抗剪承载力设计值,为指导该种墙体的结构设计提供了参考依据。

      • 1
    • 不同龄期下石灰改良土持水特性温度效应研究

      靳奉雨, 王叶娇, 孙德安, 曾玲玲

      我国西北地区环境特殊,且广泛分布大量黄土。为提高土体的工程特性,石灰被广泛应用于该地区路基材料改良工程。然而在现场,石灰改良土长期暴露在复杂气候与环境作用下,普遍存在长期强度衰减的现象。土水特征曲线是研究土体水分运移规律及其水力性能的重要特性。因此,本文研究温度和养护龄期对石灰改良黄土土水特征曲线的影响规律,采用滤纸法测得了不同温度(0~40 ℃)和养护龄期(28天、90天)下改良黄土的土水特征曲线。试验结果表明:黄土的持水能力会受到石灰处理、养护龄期和温度变化的影响,并且这种影响会随含水率下降而降低;温度效应随温度升高而减弱。最后采用VG模型拟合黄土土水特征曲线,并且探讨了石灰处理、养护龄期和温度对于VG模型各项参数a、n、θs、θr的影响。研究结果可为在不同环境下改性黄土力学特性的预测以及工程设计参数的选取提供一定依据; 揭示了低温下(0℃ 附近)石灰改良土持水特性的变化规律,这对于研究冻土区工程问题具有重要的意义。

      • 1
    • S690Q高强钢对接节点焊后性能

      周诚彬

      本文通过实验探究了S690Q高强钢对接节点的焊后性能。实验中,三个厚度为8毫米的S690Q高强钢对接节点通过手工电弧焊焊接而成。焊接过程中对三个节点分别采用不同的焊接热量。在微观层面上,用微观结构测试和微观硬度测试来揭示焊接对于节点的影响。在宏观层面上,通过拉伸试验来展示焊接对于节点力学性能的影响。微观结构测试结果表明,S690Q高强钢的主要微观结构是回火马氏体。焊接后,在粗晶热影响区会转化为粒状贝氏体,在细晶热影响区会转化为铁素体和渗碳体,在回火区部分回火马氏体会分解成铁素体。基于硬度测试结果,可以在热影响区内观察软化层的存在。这层软化层和母材相比具有较低的硬度。此外,热影响区的宽度也随着焊接热量的升高而增大。接下来的拉伸实验表明,焊接对于S690Q高强钢节点的强度具有劣化作用,这主要是由焊接过程中形成的软化层造成的。所有测试节点的失效位置均位于热影响区,而且随着焊接热量的升高,强度的劣化现象也变得越来越严重。

      • 1
    • 交通荷载作用下钢弹簧浮置板隔振道路设计参数研究

      邹锦华, 李碧坤, 陈伟, 陈海斌, 黄龙田, 邹超

      为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型的钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明:各样本基频主要分布在4Hz~10Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度减小、厚度增大、弹簧刚度的减小、支承间距增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14Hz~18Hz范围;VLz振级在0~18Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72dB;对于0~40Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6dB,基频处放大量最大为17.4dB。

      • 1
    • 不同随机场模拟对斜坡失稳风险评估结果的影响

      李丞, 苏立君

      使用不确定性分析方法定量评估斜坡失稳风险的结果受到国内外学者的日益重视。针对现有斜坡失稳风险评估中仅采用平稳随机场模拟土体抗剪强度参数分布特征的问题,以一不排水饱和粘土斜坡为例,结合有限元极限分析、强度折减法和蒙特卡洛模拟,讨论了使用非平稳随机场模型和平稳随机场模型模拟土体抗剪强度参数对计算斜坡失稳风险评估结果的影响。结果表明:使用传统的平稳随机场计算斜坡失稳风险的方法会高估斜坡失稳风险,使工程造价增加;安全系数高的斜坡滑面不一定是浅层滑面;斜坡竖直相关距离对采用非平稳随机场计算其失稳风险的结果影响较小,而斜坡竖直相关距离对采用平稳随机场计算其失稳风险的结果影响显著;斜坡竖直相关距离对滑动面位置和形状的影响较弱。研究结果可为准确评估斜坡稳定性提供指导。

      • 1
    • 水热辅助溶胶-凝胶法制备纳米钛酸锌及其光催化性能

      李俊生, 徐美艳, 关天宇, 夏至, 谭冲, 左金龙

      采用水热辅助的溶胶-凝胶法制备纳米钛酸锌(ZnTiO3)光催化剂,以罗丹明B为目标降解物,通过动力学模型分析罗丹明B(RhB)初始浓度对降解效果的影响。通过SEM、XRD、XRS、UV-Vis DRS对ZnTiO3进行表征。并通过自由基捕获实验分析其降解机理。结果表明,ZnTiO3为纯六方相,形貌为类球形,粒径50nm左右。在催化剂用量为1g.L-1、RhB初始浓度为5mg.L-1、pH为3的条件下,光催化反应150min后,RhB降解率为93.2%。其动力学方程为k= 0.132C0-1.253。ZnTiO3光催化剂在催化反应过程中.OH、h+、.O2-在反应过程中均起作用,产生.OH、h+的量相近且多于.O2-,说明.OH、h+在催化反应中起主要作用。

      • 1
    • 基于房间空调器使用率与设置温度监控数据的能耗预测模型

      张紫薇, 刘猛, 薛凯, 蒋婷婷, 晏璐

      住宅建筑中空调能耗极大程度上受到人员行为的影响。因此对空调能耗进行预测的关键在于准确预测人如何调节空调。以往的研究多通过调研获得人员使用空调的数据,存在样本量少且整体时长较短的问题。虽然ASHRAE以及其他一些导则中有建议的人员在室时刻表用于建筑能耗评估,但人员使用空调行为存在地区差异以及随时间有变化。而本文基于实时监测获得的2016.6.01至2016.8.31的大量数据,以统计的角度,分析夏季卧室与客厅房间空调器能耗的人员行为因素,主要包括房间空调器的设定温度、空调使用率。基于上述统计分析,本文探究了空调使用率与室外日平均温度的关系,结果表明两者呈“L型曲线 ”,说明该部分人群对空调依赖较高,当室外温度处于较低水平时,仍有部分居民使用空调。而后基于空调使用率建立优化的能耗模拟模型,基于设置温度、室外日平均温度、运行时长等建立能耗预测模型。通过验证发现,基于使用率模式为“L型曲线”的能耗模拟模型以及结合设置温度等的能耗预测模型比传统空调使用模式的模拟结果更接近实测值。

      • 1
    • 多级AO+潜流湿地对生活污水中的EDCs去除试验研究

      欧阳彤, 涂保华, 李乔, 张文艺

      针对生活污水中内分泌干扰物(EDCs)可能引起的生物生态危害问题,本研究以类固醇类内分泌干扰物为处理对象,应用生物-生态耦合技术,进行多级AO+潜流式人工湿地处理试验,考察了水力停留时间(HRT)对CODCr、氨氮(NH4+-N)、总磷(TP)、总氮(TN)等污染物去除影响,同时采用固相萃取法和GC-MS检测各反应器进、出水中雌酮(E1)、17β-雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、17α-乙炔基雌二醇(EE2)4种内分泌干扰物浓度变化。结果表明,当多级AO与湿地的HRT分别为9.5h、10.3d时,多级AO+潜流式人工湿地对CODCr、NH4+-N、TP、TN污染物去除率可分别达78.64%、97.16%、91.84%、90.55%,出水浓度均低于《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/1072-2017)排放浓度限值。多级AO+人工湿地对内分泌干扰物E1、E2、E3和EE2的总去除率可分别达96.04%、92.45%、85.09%、88.38%;其中多级AO系统对E1、E2、E3和EE2的去除率分别达到75.50%、72.00%、65.08%和63.35%,且一级好氧池对4种EDCs的去除贡献最大,均为27%以上;湿地系统对于前3种EDCs的去除率约为20%,EE2为25%。Alpha多样性指数分析表明好氧池物种数量和多样性多于未加EDCs前,门分类、属分类的微生物群落物种及其丰度分析表明群落门水平、属水平相对丰度均发生变化,其中增加的优势菌种可能对系统中EDCs的去除起到了促进作用。

      • 1
    • 板土交界处裂隙发育与化学注浆时间对一维电渗固结的影响

      高程

      通过对一维电渗固结试验研究了板土交界处裂缝(板土脱开)与注浆时间对软土电渗固结过程的影响。采用紧序注入CaCl2溶液和Na2SiO3溶液的方式,进行“注浆时间”对照试验,基于“沉淀或胶体”和“离子”对电渗固结的综合效应,研究了电流、排水量、土样含水量与抗剪强度、裂缝与体缩,以及电渗能耗等随注浆时间的变化规律。实验结果显示,板土交界处裂隙(板土脱开)总是先于其他土体裂缝产生,板土脱开导致的电流值的急剧减小是造成电渗效果下降的主要原因;一维电渗固结过程中存在板土交界处裂隙发展旺盛时间tcr,以板土交界处裂隙旺盛时间tcr为表征指标确定最佳注浆时间,以期达到最佳的电渗效益。研究表明,为防止在土体中出现明显的含水量突变现象,应尽可能避免在1/3tcr时刻前注浆,能够实现最佳电渗固结的注浆时间是在板土交界处裂隙旺盛时间的2/3时刻左右。

      • 1
    • 考虑颗粒破碎特性的机场高填方变形与稳定性分析

      单军杰, 刘汉龙, 肖杨, 杨忠平, 姚仰平

      近年来,西南山区的机场高填方建设进入快速发展阶段,具有良好工程特性的堆石料等粗粒土广泛应用于高填方。机场高填方内部应力较高,粗粒土等填筑材料会产生颗粒破碎,故分析颗粒破碎特性对高填方变形和稳定性的影响具有重大的工程意义。使用离散元颗粒流法对高填方建立数值模型,采用强度折减法模拟了高填方的变形演化过程。利用Russell和Muir Wood颗粒破碎准则,对颗粒破碎和颗粒不破碎两种情况分别进行了离散元的数值模拟分析。对比研究了考虑颗粒破碎对高填方变形和稳定性的影响。研究结果表明:粗粒土颗粒破碎后产生的小颗粒将滑移充填颗粒间的空隙,使高填方变形量增加,高填方土体的抗剪强度降低,进而使高填方的安全系数降低,严重影响高填方的稳定性。

      • 1
    • 抗冲切钢筋对板柱中节点抗震性能的影响

      唐明, 易伟建, 吴越凡, 刘力维

      为研究抗冲切钢筋和暗梁宽度对板柱节点抗震性能的影响,进行了5个低周往复荷载作用下的板柱节点试验,其中1个试件无抗冲切钢筋,另外4个试件分别配置螺旋箍筋、四肢箍筋、八肢箍筋和栓钉。对各试件的裂缝发展特征、破坏形态、滞回性能、不平衡弯矩承载力和延性性能等进行了分析。试验结果表明:配置抗冲切钢筋试件的不平衡弯矩承载力和延性性能较无抗冲切钢筋试件的提高幅度分别为13%~48%和68%~198%;增加暗梁宽度能明显提高试件的整体抗震性能,配置四肢箍筋的试件能满足我国规范的抗震性能需求,且较采用八肢箍筋的试件更经济。总结和分析已有试验数据,发现我国规范对于配置抗冲切钢筋板柱节点的计算结果与试验结果整体较吻合,离散度偏高。

      • 1
    • 竖向及水平地震作用下PSRC空腹桁架转换结构抗震性能分析

      陈勇, 简斌, 龚春玉

      在“强转换”设计原则的基础上,提出了带PSRC空腹桁架转换层框架结构多道防线的划分和内力调整的具体方法:空腹桁架下弦梁和转换柱为最后一道防线;其次是转换层桁架中腹杆、上弦梁以及与其相连的上层框架柱;首道防线是转换层其他上抬框架梁柱。采用OpenSEES软件建立多榀精细化有限元算例模型,进行水平与竖向地震共同作用下的弹塑性时程分析,研究其基本抗震性能,以及竖向水平分量变化(V/ H=0,0.65,1.2)产生的影响。研究结果表明:在罕遇及极罕遇地震水准下(V / H = 0.65),结构可以避免整体和局部破坏,结构形成以上抬框架梁为主的混合耗能机制,总体实现了多道防线设防的设计思想。随着地震动竖向分量的增加,其影响主要表现在桁架下弦挠度显著增加,当竖向地震动较大时,其对上抬构件内力的附加影响应予以考虑。

      • 1
    • 极限平衡法计算砂土中条形基础的承载力

      赵志峰, 马青

      通过理论计算确定浅基础的极限承载力是岩土学者研究的基本课题。由于推导中存在不同的简化,已有的承载力理论计算出的承载力并不相同。根据极限承载力分析的经典模型,采用极限平衡法推导出砂土上条形基础的承载力系数Nq和Nγ的计算公式。与已有常用方法相比,本次推导出Nq和Nγ计算公式相互独立从而减少了计算的不确定性。为验证公式的准确性,将计算结果与极限分析法的理论解答以及文献中的试验结果进行了对比。结果表明,相比几种常用的经典理论,使用本文公式计算出不同内摩擦角时的Nγ与极限分析法的计算值更加接近;使用本文公式计算出的极限承载力与试验数据也更接近。

      • 1
    • 基于关联模态云推理算法的输电塔损伤识别

      郭惠勇, 何清林

      为了解决输电塔等工程结构在不确定因素干扰下的损伤识别问题,提出了一种基于关联模态的云推理算法。首先建立了残余力基本方程并分析了基于残余力向量的损伤识别原理;然后,提出了基于残余力的云推理算法,给出了云模型的数字特征,分析了前件云发生器和后件云发生器,给出了基于灰云模型的定性规则库建立方法,并利用云规则组成了相应的云推理系统。最后,考虑到残余力法易受测量噪声等不确定因素干扰的弱点,进一步提出了关联模态云推理算法,以提高损伤识别的精度和可靠性,并采用了输电塔结构模型进行了损伤识别研究。数值计算结果表明,关联模态云推理算法可以较好地识别出结构损伤,其识别效果明显优于残余力向量法和残余力云推理算法。

      • 1
    • 单向循环荷载作用下饱和重塑红粘土动力特性研究

      罗文俊, 王海洋

      为探究长期循环动荷载作用下红粘土的塑性累积应变效应,对南昌地区饱和重塑红粘土进行单向加载循环三轴试验,研究了动应力比、初始孔隙率、固结围压、加载频率、排水条件对红粘土塑性累积应变和动孔压的影响。试验结果表明:随着动应力比的增大,红粘土变形曲线由渐稳型向破坏型过渡;当动应力比小于临界动应力比时,随着循环振次的增加,红粘土的塑性累积应变和动孔压发展曲线均表现为起始快速增长,后出现拐点最终趋于稳定;相同的动应力比下,试样的累积应变和动孔压随初始孔隙率、固结围压的增大而增大,随加载频率的增大而减小,同时不排水条件下的累积应变要大于排水条件下的累积应变;塑性累积应变越大,应变发展曲线拐点出现越滞后;随着动应力比的增大,土体的应变软化程度也越大,但在较高的循环振次下,软化程度减弱。该研究对评估长期循环动荷载作用下红粘土路基沉降等工程问题具有特殊意义。

      • 1
    • 基于双剪试验的铝合金板-混凝土界面 粘结滑移性能研究

      姜德文, 黄海林

      铝合金具有轻质高强、延性好、低温脆断敏感性小、耐腐蚀、易于成型等优点,可用于腐蚀及寒冷环境下的混凝土结构加固。本文基于双剪试验下的铝合金-混凝土界面粘结滑移性能研究,进行了45个构件的双剪试验,分析了混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度对粘结界面破坏机理、剥离承载力以及界面滑移的演化规律。研究表明,加载过程中界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不会增加,同时铝合金表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。通过测量铝合金板的应变得到了不同参数条件下铝合金板-混凝土粘结滑移试验曲线,结果表明:曲线存在明显的界面软化特征和非线性行为,可用于指导铝合金板加固混凝土的实际工程设计。

      • 1
    • 不锈钢螺栓高温力学性能试验研究

      张筠, 林辉, 胡鹰, 杨成博

      为了给建筑钢结构螺栓连接的抗火性能分析与抗火设计提供依据,对不锈钢螺栓高温下力学性能进行试验研究,开展了两组不同等级的不锈钢螺栓高温下拉伸试验,得到了不同温度下不锈钢螺栓的全应力-应变曲线。对不锈钢螺栓高温下的弹性模量、屈服强度和极限强度进行分析,将试验结果与不锈钢母材和耐火钢螺栓在高温下力学性能进行了对比,并对比相关规范关于不锈钢母材的推荐值,提出了不锈钢螺栓高温下弹性模量、屈服强度和极限强度的折减模型。研究结果表明:不锈钢螺栓高温下的极限强度折减系数与欧洲规范EC3中对不锈钢母材的推荐值相近,弹性模量折减系数差距较大。温度低于650℃时,不锈钢螺栓相比不锈钢母材屈服强度下降更慢。温度在500℃~900℃时,不锈钢螺栓相比耐火钢螺栓强度和弹性模量下降更慢。

      • 1
    • 预应力混凝土梁桥过火后材料性能

      郝朝伟, 刘康, 李洪印

      火场最高温度、持续时间、扩散条件以及高温下混凝爆裂等因素增加了利用温度获得材料性能的难度,针对火灾后评估预应力混凝土梁桥时需快速、准确、真实获得其材料性能的需求,对在役高速公路预应力混凝土桥梁过火后拆除的32块空心板进行表观分类和材料试验。通过实测过火后材料性能,获得常用检测指标与材料性能的关系,并利用极限承载能力试验及有限元模拟验证其适用性。结果表明:混凝土高温爆裂剥落,致使空心板截面损失,并进一步降低该区域混凝土及预应力钢绞线强度,是导致该截面抗弯承载能力降低的主要原因;当过火后混凝土剥落深度超过2/3钢绞线净保护层时,混凝土抗压强度、预应力钢筋线拉伸强度折减系数达0.7,将严重影响结构极限承载能力;火灾作用将改变空心板极限破坏形态,由延性转为脆性破坏;利用常规检测指标与材料性能的折减关系,并结合有限元模拟分析过火后预应力空心板梁的极限承载能力,满足工程精度。

      • 1
    • 地下混凝土筒仓结构工程性试验与数值分析

      金立兵, 梁新亚, 霍承鼎, 王振清, 王珍

      地下粮仓可充分利用地下空间,具有较好的防火、防毒、防爆等性能;同时,可利用浅层地能实现准低温储粮,具有节能、低损、保证粮食品质的优点,对保障我国粮食安全及可持续发展意义重大。论文采用工程足尺试验与数值分析相结合的研究方法,对大型地下混凝土筒仓不同施工阶段进行工程试验,对不同施工阶段的仓壁的力学性能进行工程试验测试与数值模拟,验证数值分析方法的合理性与有效性。进而对最不利工况的仓壁在水土复合压力作用下的力学性能进行数值分析。结果表明,地下混凝土筒仓仓壁内力的数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了数值方法的有效性;仓壁径向应力在仓壁底部位置处最高,环向应力在距仓壁顶部约三分之二位置处最高。该方法可为类似地下混凝土结构的力学分析与结构设计提供参考。

      • 1
    • 基于Gross方程的饱和砂土液化后流动特性模型

      吴海清

      将液化后的饱和砂土视为一种流体,其流动特性表现出类似剪切稀化非牛顿流体的特性。根据非牛顿流体力学理论分析液化后饱和砂土的流动特性发现,当处于零有效应力状态时,可以用纯粘性流动本构模型较好地描述砂土的剪应变率—表观黏度关系。通过拟合动扭剪试验结果的流变曲线,对比分析了几种常用的纯粘性流动本构模型,发现Gross模型可以较好且相对比较简洁地描述液化后砂土零有效应力状态时的流动特性。通过对拟合参数的分析,建立了基于Gross模型的液化后饱和砂土零有效应力状态的流动本构模型,得到了时间量纲下的参数K以及零剪切表观黏度 和极限剪切表观黏度 的函数关系。考虑相对密实度、固结应力和应力历史对模型参数的影响,阐释了模型参数的函数关系以及物理意义,为进一步开展基于流体力学理论的液化流动大变形分析奠定了理论基础。

      • 1
    • 重金属污染土物理性质-强度定量关系试验研究

      王婧, 牟聪, 赵含瑞, 丁建文

      本文通过室内试验研究土体孔隙液中重金属离子影响土体物理-力学性状的机理,采用不同浓度的重金属Cu2+、Zn2+、Pb2+掺入高岭土、伊利石类黏土和钠基膨润土,研究土体界限含液率、不排水抗剪强度随重金属离子浓度的变化规律。试验结果发现,以高岭石、伊利石为主要黏土矿物的低活性土的液限、塑性指数随离子浓度的增加而增大,钠基膨润土则表现出相反的变化规律,污染土的不排水抗剪强度随孔隙液重金属离子浓度变化与物理性状变化规律基本一致。基于已有的无污染土体物理-力学性状定量联系,分析重金属污染土的不排水抗剪强度与液性指数的定量关系,发现重金属离子引起的不排水抗剪强度的变化可以归结于重金属离子引起的液塑限变化,表明重金属Cu2+、Zn2+、Pb2+污染过程基本没有产生化学反应,其物理-力学定量关系与已有的无污染土经验关系式一致。

      • 1
    • 降雨入渗对浅埋黄土隧道稳定性的影响分析

      邓祥辉, 曹卫平

      隧道穿越湿陷性黄土地层时,由于降雨入渗和施工的扰动,容易导致浅埋隧道开挖后发生失稳、大变形、塌方等工程事故,因此有必要进行深入研究。通过原状黄土三轴试验,建立了原状黄土弹塑性增量本构关系。在Midas软件中调用建立的本构关系,考虑降雨入渗作用下模拟某黄土隧道浅埋段结构稳定性,并把考虑降雨入渗和未考虑降雨入渗作用的隧道变形和受力情况进行了对比。研究结果表明:含水率增加对黄土力学指标和破坏形态有较大影响;考虑降雨入渗后隧道结构变形和受力增加明显,其中拱顶沉降增幅达到46%,隧道初期支护应力增加20%~27%。通过与实测变形对比,本文建立的黄土弹塑性增量本构关系是合理的,数值模拟结果是可靠的。本文的研究对于黄土隧道支护参数的设计和黄土隧道施工具有一定的参考意义。

      • 1
    • 硅基高分散钴氧化物活化亚硫酸盐降解有机污染物效能

      郑怀礼, 肖伟龙, 黄文璇, 丁魏, 李关侠, 胡超

      近年来基于硫酸根自由基(SO4?-)的高级氧化技术(SR-AOPs)迅速发展,高效稳定地产生SO4?-自由基的催化剂及相关机制成为新的研究重点。因此采用氨水改性吸附焙烧法制备了非均相硅基高分散钴氧化物(CoNSi)催化剂,用于活化工业副产物亚硫酸盐(S(IV))进而以废治污降解污染物。课题分别研究了不同pH值、不同CoNSi和亚硫酸钠(Na2SO3)投加量、不同橙黄II(AO7)浓度以及氧气对底物降解效能的影响,且分析了亚硫酸盐浓度和AO7浓度对AO7降解反应初始速率的影响。结果表明:当反应pH为9.0,CoNSi和Na2SO3投加量分别为0.25 g/L和1.0 mM,AO7浓度为7 mg/L,氧气存在的条件下,AO7的降解率可达到79.4%。此外,序批实验证明了CoNSi活化亚硫酸盐的稳定性,自由基抑制实验证明了SO4?-自由基是降解AO7的主要活性物种。

      • 1
    • 安装新型抗风耗能装置的低矮房屋风洞试验研究

      何锴, 霍林生, 李钢, 李宏男

      针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,文中提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,设计将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊、以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验研究了抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响。同时对6种工况进行数值模拟,模拟结论与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究结果表明:安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部结合导流板与抗风装置联合工作的方式,可显著降低负风压对屋面结构的不利影响。这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值(包括迎、背风面),降低幅度可达40%。

      • 1
    • pH和DO对UVA-LED光降解氧氟沙星的影响:动力学、机理及路径

      姚娟娟, 甘敬业, 夏彬

      在UVA-LED光照射下,考察了氧氟沙星在不同的pH(3,7和11)和溶解氧浓度(DO=9和0 mg·L-1)条件下超纯水中的光降解过程。结果表明:其光降解过程符合一级反应动力学,主要为直接光降解,DO存在时,自敏化光降解有显著促进作用。在不同DO条件下,其光降解效率及速率均在pH=7时最快,次之为pH=11,最慢为pH=3,氧氟沙星的光量子产率随pH变化而变化是导致差异产生的主要原因。对降解产物及其生成过程进行分析表明,氧氟沙星的降解路径为脱甲基、哌嗪环的裂解和氧化、羟基化和脱羧基反应,不同pH和DO条件下的降解路径及其产物差别细微,但其对产物在降解过程中的生成和进一步降解随时间的变化有显著影响。以上研究成果阐明了pH和DO对氧氟沙星光降解的影响,可为今后相关降解工艺的研究提供参考。

      • 1
    • 石油烃混合降解菌对汽油污染土的降解条件优化试验研究

      曹小方, 方祥位, 刘汉龙, 张楠, 张娟

      为测定实验室提取的五种石油烃降解菌的混合菌悬液对汽油污染土的降解效果,利用气相色谱-质谱联用仪对经过降解菌降解的汽油污染土的化合物进行定性分析以鉴定此混合菌悬液对汽油污染土是否有降解能力;考虑pH值、温度、土壤含水率及降解菌接种量等因素,采用单因素试验和多因素正交试验进行降解率测定以优化此混合菌悬液对汽油污染土的降解条件。试验结果表明,单因素试验条件下,经过试验前后化合物组分比较发现实验室提取的五种混合降解菌对汽油污染土有良好的降解能力;由相对峰面积比图发现,温度和降解菌接种量相对于含水率和pH值这两个因素来说对混合降解菌降解效果的影响更为显著;当pH值在6~8,降解温度在30℃~35℃,含水率在15%~25%和降解菌接种量在1mL~2.5mL范围时混合菌悬液的降解效果相对明显。多因素正交试验条件下,混合菌悬液的最佳降解条件是:温度为32℃,pH值为7,降解菌接种量为1mL和含水率为25%。

      • 1
    • 磁流变阻尼器拟静力力学特性及力学模型

      张香成, 毋贵斌, 赵军

      为研究磁流变阻尼器(MRD)拟静态作用下的力学性能,采用拟静态加载制度对剪切阀式MRD进行了试验,根据试验结果提出了一种拟静态作用下修正的力学模型,并对模型参数进行了识别。结果表明:本文所用阻尼器的拟静态试验过程中阻尼力波动现象显著,无电流时阻尼力随着位移幅值增加而略微减小,有电流时阻尼力随着位移幅值增加而稍微增大;阻尼力随电流的增大明显增大,当电流超过1.5A时,阻尼力增幅明显降低;文中提出的力学模型能够较好地描述拟静力下阻尼力随电流和位移的改变而产生的变化特性

      • 1
    • 考虑地基土流变性的桩承式加筋土挡墙拓宽路基数值模拟

      李 立, 郑俊杰, 曹文昭, 谢明星

      为减小既有路基与拓宽路基的不均匀沉降,防止拓宽路基垮塌及路面破坏,针对流变性地基土,提出采用桩承式加筋土挡墙对路基进行拓宽.基于杭甬高速公路拓宽工程,采用FLAC3D建立软黏土地基上的桩承式加筋土挡墙路基拓宽数值模型,在既有路基通车不同年限后,将路基边坡削坡至1:0.5,分层填筑拓宽路基并运行3年(产生流变变形),分析了拓宽前不同通车时间对挡墙的水平位移和路基与地基的沉降量的影响,探讨了桩体布置位置及拓宽方式对路基结构的影响.结果表明:桩承式加筋土挡墙路基拓宽结构具有良好的稳定性与承载性能;拓宽后既有路基出现明显反坡现象,但路面坡比均小于道路功能性要求和结构性要求的容许值0.4%;利用桩承式加筋土挡墙拓宽不仅能降低拓宽路基对既有路基的影响,还能减少拓宽路基路面沉降.

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    • 海洋大气区氯离子在混凝土中的沉积与传输行为研究综述

      胡劲哲, 牛建刚, 孙丛涛, 李言涛, 鲍麒

      海洋大气区氯离子对钢筋混凝土的侵蚀行为可分为两个阶段,首先是氯离子在风力作用下附着到混凝土表面的过程,然后再从混凝土表面进而向混凝土内部侵蚀的过程。此文基于海洋大气区氯离子对混凝土侵蚀的全过程,对国内外的已有研究进行了归纳总结,一方面阐述了各影响因素对沉积过程的影响规律,其中海水含盐量、风速、暴露时间与混凝土氯离子沉积量呈正相关关系,距海岸距离与混凝土氯离子沉积量呈负相关关系;另一方面论述了各影响因素对传输过程的影响规律,水灰比越大、暴露时间越长、温度越高、内外湿度梯度越大越容易形成对流区。目前针对海洋大气区氯离子在混凝土中沉积和传输行为所开展研究多基于单因素,多因素耦合作用下的沉积和传输行为尚需进一步研究。

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    • 低应变检测中振源及桩土相互作用影响分析

      丁玮, 柴华友

      敲击-回波法是基桩完整性检测一个有效方法,基于一维应力波理论,根据桩顶反射波质点振动曲线(包括走时、幅值及相位)来确定桩体波阻抗变化范围及程度。但在实际中,桩是柱体而非杆件,一些波动现象无法用一维波动理论来解释、分析。由点源激发波成份及在桩顶侧面反射分析桩顶近场三维波动现象,并基于圆柱中纵向波对远场波进行分析,结果表明在测点位置及激振频率满足一定的要求时,三维波动特性及纵向波频散特性可以削弱,桩的动测信号可近似用一维应力波理论来分析。在桩土相互作用下,桩体中应力波随传播衰减,分析了桩、土剪切波速对应力波衰减影响规律,结果显示,应力波衰减不仅与桩土剪切波速比值有关,而且还与桩、土剪切波速绝对值有关,桩体剪切波速越低、土体剪切波速越高,应力波衰减越快。

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    • 栓钉连接的双钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能数值研究

      韦芳芳, 朱有华, 喻君

      双层钢板组合剪力墙结构是一种新型的高层建筑抗侧力构件, 具有良好的应用价值和发展前景,值得研究与推广。根据其他学者的试验成果,结合相关文献中连接件的剪切滑移公式,拟合得出抗剪连接杆的剪力滑移关系,从而建立了双层钢板组合剪力墙的有限元模型。以着重分析组合剪力墙的剪切性质为主要目的,采用相关假定将模型进行简化,并与已有的试验进行对比,验证有限元模型的合理性。运用ANSYS有限元软件对双层钢板组合剪力墙的抗剪性能进行非线性分析,分别考虑抗剪连接杆的间距、钢板的厚度、混凝土板的厚度、混凝土强度等级及组合剪力墙的跨高比等主要影响参数,通过将所得的非线性有限元结果进行比较,结果表明钢板、混凝土板厚度以及混凝土强度对双层钢板组合剪力墙的抗剪性能均有重要的影响,栓钉间距会影响双钢板-混凝土组合剪力墙的受剪破坏模式。

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    • 深基坑基底注浆加固效果案例分析

      夏梦然

      采用高压旋喷注浆工艺对软土地区的基坑底部土体进行加固是深基坑保证施工安全与工程稳定常采用的方法。本文基于某地铁站监测数据,利用PLAXIS 2D软件建立了其数值计算模型并进行模型校核,对加固和未加固两种工况进行了数值模拟,对比分析了地连墙的位移和弯矩、地表沉降等开挖响应。研究表明对软土地区基坑进行基底注浆加固,能有效减小地连墙的侧向变形和地表沉降。并针对加固区厚度、地连墙嵌入深度及刚度、软土层厚度4个参数进行了分析与讨论,优化了加固区的合理厚度、地连墙的合理嵌入深度及探讨基坑变形受地连墙刚度和软土层厚度影响的敏感性。本研究可为相似工程的支护方案设计提供参考和指导。

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    • 考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴压本构模型

      金浏, 李平, 杜修力

      已有箍筋约束混凝土轴压本构关系模型大多未考虑尺寸效应的影响,或通过采用强度折减系数法来粗糙反映尺寸的影响。为研究大尺寸箍筋约束混凝土柱轴心受压性能及尺寸效应规律,根据已有箍筋约束混凝土圆柱和方柱轴压破坏试验结果,分析了体积配箍率、箍筋形式(方箍及圆箍)及试件尺寸对箍筋约束混凝土应力-应变曲线的影响。考虑体积配箍率及箍筋形式的影响,建立了箍筋约束混凝土峰值应变尺寸效应公式,并结合前期箍筋约束混凝土名义轴压强度(峰值应力)尺寸效应公式,提出了可考虑尺寸影响的箍筋约束混凝土轴向压缩全应力-应变关系模型。与试验及模拟结果进行对比后发现,建立的可考虑强度和峰值应变尺寸效应的本构关系与已有试验结果吻合较好,模型计算曲线与试验曲线接近。

      • 1
    • 石油污染土中微生物的分离鉴定及降解特性研究

      张娟, 方祥位, 刘汉龙, 肖杨, 张楠, 曹小方

      为了为汽油污染土的微生物修复提供优良菌种,以LB培养基为基质从石油污染土中对汽油降解菌进行了分离鉴定,以降油培养基为基质对分离得到的菌株进行汽油降解率的测定,以培养温度(℃)、培养基pH以及培养时间(h)对5种具有优良汽油降解性能的菌株进行单因素试验,基于单因素试验结果进行三因素三水平的正交试验后以汽油降解率为响应值对试验结果进行响应面分析,筛选出具有优良降解性能的菌株并确定了菌株降解汽油的最佳条件。试验结果表明:从石油污染土中分离出了9种具有汽油降解性能的菌株,其中铜绿假单胞菌、假单胞菌属、苍白杆菌属、博得特氏菌属以及戈登氏菌属具有优良降解性能。确定出这5种菌降解汽油的最优条件为:铜绿假单胞菌、假单胞菌属、苍白杆菌属、博得特氏菌以及戈登氏菌的最佳培养温度均为32 ℃,培养基pH均为7.0,培养时间均为20 h,在降油培养基中的汽油降解率分别为70.12 %、76.42 %、75.66 %、77.50 %和73.22 %。

      • 1
    • 应力状态和应变率对Q690钢延性断裂行为的影响

      董俊宏, 沙佳阿里阿里, 杨波, 丁浩敏

      研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力应变关系和延性断裂特征。加载了三种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件,获得了广泛的应力状态。采用了试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数。结果表明,应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素。与应力相比,应变对应变率更为敏感,等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大。此外,由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象,断裂面以拉应力或拉剪应力为主。因此,纯剪试件的设计需要进一步研究。

      • 1
    • 基坑底部土体满堂加固模型试验与数值模拟研究

      谈亦帆, 言建标, 熊伟, 蒋亚龙, 徐长节

      采用室内模型试验及ABAQUS软件数值模拟方法,研究了坑底土体满堂加固对基坑变形、支护结构受力以及桩后土压力变化的影响。研究表明:满堂加固对降低基坑底部隆起效果最为明显,对降低支护结构侧向位移较为明显,对减小地表沉降不明显;通过极差分析法得出增加加固土体的弹性模量较增加加固深度对抑制支护桩侧向位移及坑底隆起更为有效;探究了六种不同水泥掺入比及未进行土体加固情况下,支护桩侧向位移及坑底隆起的变化情况,当水泥掺入比超过一定范围后,加固效果没有显著提升,建议在含水率为20%左右的粘土地区,水泥掺入比一般为5%~20%;土体的加固深度超过一定范围后,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,建议土体加固深度取0.4~0.45倍基坑深度。

      • 1
    • 再生纤维素纤维增强水泥砂浆早期抗裂和自收缩行为的研究

      郭秀艳

      对比UF500纤维素纤维和聚丙烯短纤维,研究再生纤维素纤维对水泥砂浆早期抗裂和自收缩行为的影响规律。将掺量为水泥质量1%或2%的纤维掺入水泥砂浆,密封养护,分析水泥砂浆强度、折压比及自收缩应变。研究结果表明:水灰比0.3,添加再生纤维素纤维不能增强砂浆的抗裂性能和自收缩性能;水灰比大于0.35时,添加1%的再生纤维素纤维虽然降低了砂浆的抗折强度和抗压强度,但提高了该样品的折压比,增强了砂浆的抗裂性能和减缩效应。与UF500纤维素纤维和聚丙烯短纤维相比,再生纤维素纤维在砂浆中所体现的抗裂和减缩能力略弱,考虑到强度和经济成本,再生纤维素纤维作为内养护剂在砂浆中使用还是具有一定优势的。

      • 1
    • 冻融损伤喷射混凝土永久支护结构碳化耐久性及模型建立

      王家滨, 李恒, 牛荻涛, 郭庆军, 陈翔

      我国高纬度高海拔地区长大公路隧道的喷射混凝土永久支护结构常年遭受冻融损伤及碳化双重作用,使其结构耐久性能退化,增大隧道的养护及运营成本。试验采用先气冻气融后快速碳化的制度,开展冻融损伤喷射混凝土永久支护结构碳化耐久性研究。以冻融损伤喷射混凝土碳化深度和相对抗压强度为指标,研究冻融损伤喷射混凝土碳化深度变化规律及影响因素。结果表明,冻融损伤加速喷射混凝土的碳化过程,且碳化速度随冻融损伤度快速增大。碳化的冻融损伤混凝土相对抗压强度随着碳化深度增大。冻融损伤度大于10%时,碳化对冻融损伤喷射混凝土相对抗压强度增长不明显。采用IBM SPSS统计软件对试验数据分析,建立了考虑冻融损伤、喷射混凝土配合比参数及成型方式的喷射混凝土碳化深度预测模型。经验证,预测值与试验值总体误差小于20%,标准误差为0.16,模型适用性较好。

      • 1
    • 轻钢-混凝土混合结构周期折减系数研究

      李岐, 王志军

      轻钢-混凝土混合结构是一种既符合中国国情,又适宜工业化和模块化生产的新型结构体系。该体系中的轻钢次结构会增大混凝土主结构的抗侧刚度,在结构分析时可采用周期折减系数来考虑这种影响。利用简化模型推导了2层或3层轻钢次结构抗侧刚度的近似计算公式,以及轻钢-混凝土混合结构周期折减系数简化计算公式。在混合框架试验的基础上,用ABAQUS有限元软件建立了轻钢-混凝土混合框架的精细化分析模型和简化分析模型,试验结果和模拟分析结果吻合较好;最后,通过有限元模拟分析,验证了轻钢次结构抗侧刚度和混合结构周期折减系数简化计算公式的正确性。

      • 1
    • 基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化

      张玉平, 刘雪松, 李传习

      针对斜拉桥设计和监控计算中合理成桥状态和施工状态确定的问题,提出了一种基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化方法。该方法在PSO算法的基础上通过增加外部储备集和优化更新策略来适应多目标多约束的索力优化,较单目标优化方法仅有单一解的局限性,MOPSO算法考虑因素更全面,其得到的Pareto最优解集可供决策者根据经验进一步筛选。采用Python编程语言联合有限元软件编写基于该方法的优化程序,选取主塔、主梁的弯曲应变能之和,主塔成桥后在恒载作用下的纵桥向位移平方和作为目标函数,以施工过程及成桥后结构处于安全状态和索力总体分布均匀作为约束条件。工程算例优化结果表明,该方法能够快速搜寻到Pareto最优解集,并从中筛选出最优解,其结构应力处于安全范围,主塔线形合理,索力总体分布均匀。该方法可应用于斜拉桥成桥和施工阶段索力的确定及梁拱组合体系桥梁吊杆索力的确定。

      • 1
    • 国内公铁两用桥主桥发展趋势及分析

      孙建鹏, 周鹏, 刘银涛, 肇举, 李青宁, 高畅

      国内公铁两用桥发展至今已有近80年的历史,从早期的跨径小、结构受力简单的梁式体系发展到目前大跨径的拱式体系,以及大跨径、超大跨径的斜拉、悬索体系等。本文通过收集国内已建和在建的以上四种结构体系的公铁两用桥相关资料,对国内四种结构体系的公铁两用桥主桥主梁结构、基础,以及其他结构部分在结构设计、施工工艺、材料性能上的发展趋势进行了分析。通过分析得出以下结论:四种结构体系公铁两用桥主桥主梁结构设计中的主桁形式、桥面系、联结系在结构上由繁至简、由离散拼装至整体栓焊;主桁桁式在力学特性上与各结构体系公铁两用桥主梁受力特点相辅相成,充分地发挥了材料的性能和结构的受力特点,主梁施工工艺趋于系统化、高效化、经济化,其材料性能趋于优质化;基础的类型没有明显变化,但其施工方法实现了自我创新,材料性能趋于优质化;拱式体系公铁两用桥主桥主拱的结构设计趋于新型化,施工工艺趋于复杂化,在材料的选择上趋于科学和经济化;斜拉和悬索体系公铁两用桥除主梁和基础部分外,其他部分结构的设计趋于科学化,施工趋于经济化、智能化,材料性能趋于优质化。

      • 1
    • 城镇污水处理自动控制策略研究进展

      郑怀礼, 李俊, 孙强, 赵瑞, 黄文璇, 李关侠, 丁魏, 肖伟龙

      全过程自动化控制是未来城镇污水处理厂的发展方向,但是由于污水处理过程具有非线性、多变量、时变性等特点,自控系统中关键运行参数的测量以及控制决策的制定都存在着困难,目前实际应用的系统大多停留在实现单一参数或单一反应器控制的层面上。自动控制策略是整个自动控制系统的头脑,是充分发挥系统软硬件效能、保证系统鲁棒性的关键。介绍了设计城镇污水处理厂自动控制方案时所依据的数学模型,描述了活性污泥模型(ASM)和仿真基准模型(BSM)的基本特征。综述了自动控制策略在城镇污水处理曝气、化学除磷以及多目标优化控制方向上的研究进展,分析了目前研究中存在的挑战和机遇,理论研究与工程实践相结合是加快城镇污水处理厂自动化进程的必要途径。

      • 1
    • 粗粒土在三向卸载时的强度特性试验研究

      施维成, 朱俊高, 胡锡鹏, 代国忠, 李雄威, 李书进

      卸载是引起岩土材料破坏的常见工况,为了研究粗粒土在不同中主应力系数b情况下三向卸载时的强度特性,使用河海大学TSW-40型真三轴仪对粗粒土进行偏应力q保持300kPa不变,球应力p不断减小的等q等b三向等量卸载试验,分析了三向卸载条件下粗粒土的强度特性,研究了常用强度准则对卸载条件粗粒土的适用性。试验结果显示:在三向等量卸载条件下,粗粒土的强度参数与中主应力系数b有关;对于不同的b值,b=0时的内摩擦角φb最小,破坏应力比Mb最大;破坏应力比Mb随着b的增大而减小,且随着b的增大,减小的梯度在逐渐减小;内摩擦角φb在b值较小时随着b的增大而增大,在b值较大时随着b的增大而减小,三个方向剪切的共同影响可以解释这一变化规律;Matsuoka-Nakai强度准则、粗粒土应力不变量强度准则和Lade-Duncan强度准则这三个强度准则都能反映内摩擦角φb与b之间的这一规律,其中Matsuoka-Nakai强度准则在b值较小时与试验结果较为接近,粗粒土应力不变量强度准则在b值较大时与试验结果较为接近;粗粒土角隅函数强度准则与等q等b试验结果较为吻合。

      • 1
    • 改性烟末生物质吸附剂的制备与表征

      杨金辉, 康四军, 杨斌, 黎传书, 谢水波, 王劲松

      对烟末进行吡啶催化改性制备改性烟末生物质吸附剂(modified tobacco powder biomass adsorbent,MTPBA),为废弃生物质资源化综合利用及NO3- 污染治理提供技术基础。通过条件实验,以MTPBA的直收率和2 mg/L的NO3- 吸附率为指标,研究了MTPBA制备过程中的主要参数条件的影响,确定了制备MTPBA的适宜条件,并用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等对烟末改性前后的物理化学特征进行表征分析。结果显示:制备MTPBA的最佳条件为强碱预处理的NaOH浓度为1.5 mol/L;交联反应时的温度为80℃;交联剂环氧氯丙烷的投加量为5 mL/g;叔胺化反应的温度为80℃;改性后生成的MTPBA形貌均一、结晶度增高,表面形成大量细小孔洞,并成功引入叔胺基团和氯烷基。研究表明:MTPBA比原始烟末具有更好的孔隙结构,引入的叔胺基团和氯烷基以及表面Zeta电位的变化均有利于吸附NO3-。

      • 1
    • 装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点抗震性能试验研究

      张健新, 丁传林, 戎贤, 杨洪渭

      为研究装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点的抗震性能,对2个预制装配式混凝土节点试件和1个现浇普通混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,对比分析装配式混凝土节点试件的破坏特征、滞回特性和耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:节点核心区加入工字钢的装配式高强钢筋钢纤维混凝土梁柱中节点试件发生梁端弯曲破坏,满足“强柱弱梁”的抗震设计要求。普通现浇节点和采用钢板焊接端板连接的节点均发生节点核心区剪切破坏,而装配式混凝土节点核心区破坏程度较轻。在节点核心区及后浇区加入钢纤维能减少裂缝宽度,延缓裂缝传播,减轻核心区混凝土剥落程度,改善节点破坏形态。预制装配式混凝土梁柱节点试件的极限荷载、滞回性能和耗能能力均得到提高,刚度退化得到减缓,从而改善预制混凝土框架节点的抗震性能。

      • 1
    • 微生物固化砂土强度增长机理及影响因素试验研究

      吴超传, 郑俊杰

      微生物固化(MICP)可以显著改善砂土的工程力学特性,但其固化效果易受诸多因素影响。本文基于不同胶结水平微生物固化砂土试样,开展固结排水三轴剪切试验和扫描电镜测试,探讨了MICP技术的固化效果及其相关机理;并在此基础上,研究了胶结液浓度、砂土初始密实度以及胶结液浓度配比等因素,对微生物固化砂土抗剪强度的影响。结果表明:随着胶结水平的提高,微生物固化砂土试样强度提高,试样的脆性也越显著。微生物固化砂土强度的增长主要源于碳酸钙晶体对土体黏聚强度的提高。微生物固化砂土的强度主要包括土骨架强度和碳酸钙晶体胶结强度两部分,前者受土体性质及相关参数影响,而后者则主要取决于碳酸钙晶体的含量。采用合适的砂土初始密实度、适当提高胶结液浓度以及胶结液中尿素的浓度占比均可提高微生物固化砂土试样的胶结强度。

      • 1
    • 纤维对纳米二氧化硅-石灰改良粉土力学性质的影响

      李国勋, 张艳美, 马丁, 毕舰心

      在山东,黄泛区粉土分布广泛,在铁路路基填料紧缺的情况下,常用改良粉土作为路基填料。选用纳米二氧化硅和石灰作为改良剂,对黄泛区粉土进行改良,并通过击实试验以及无侧限抗压强度试验对其强度进行测定,发现纳米二氧化硅-石灰改良粉土虽然强度有显著提升,同时也呈现出脆性较大的不良特性。为改善纳米二氧化硅-石灰改良粉土的脆性,在改良粉土中加入聚丙烯纤维并通过系列试验研究了纤维掺量和长度对纳米二氧化硅-石灰改良粉土强度和脆性的影响,确定纤维的最优掺量和最优长度。结果表明:纤维的加入能改善纳米二氧化硅-石灰改良粉土的脆性,提高其抗压及抗剪强度;当纤维掺量为0.4%、纤维长度为2cm时,改良效果最好。

      • 1
    • 长期反复荷载作用下软黏土地基变形特性分析

      师旭超, 孙运德, 士贺飞

      软黏土地基在长期反复荷载作用下容易导致变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;并通过ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数其总体趋势逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测有较好的吻合性。

      • 1
    • 渐进演化类拓扑优化算法的优化准则对比研究

      张鹄志, 张棒, 谢献忠, 马哲霖

      渐进类演化类拓扑优化算法的优化准则是影响结构优化结果的关键因素之一。本文以不同荷载和边界条件下的深梁模型为数值算例,比较了基于不同优化准则的三种算法在优化解和优化效率上的差别。结果表明,采用单向和确定性优化准则的渐进演化类拓扑优化算法对于荷载和边界等条件较简单的构件能高效地得到最优拓扑,采用概率性优化准则和采用双向优化准则的渐进演化类拓扑优化算法有着更广的适用范围,在荷载和边界等条件较复杂的构件上同样表现出较强的避免优化畸变的能力和全局寻优能力。本文中最后还对结合概率性优化准则和双向优化准则的遗传双向渐进演化结构优化算法建立了流程图,展开了初步讨论,以期进一步提高渐进演化类拓扑优化算法的实用性和寻优能力。

      • 1
    • 基于风洞试验的风沙两相流耦合流场特性研究

      丛顺, 李正农

      风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。鉴此通过风沙风洞试验,模拟了实际沙漠地貌下的风场特征,重点通过风洞顶部落沙研究了类似沙尘暴环境下的沙浓度、风沙流速度廓线以及湍流强度随高度的变化情况。主要通过控制相同风速,变化不同输沙率进行落沙,以此来形成多种不同类型的风沙两相流耦合流场并与净风工况相比较。试验结果表明:沙浓度梯度分布与落沙孔数量、控制风速以及高度均相关;风沙流场中沙颗粒的运动对风速剖面有一定的削弱作用,对湍流强度却有增强作用;风场中沙颗粒的存在对各高度处风速的影响程度与各自沙浓度的垂向分布特征有直接关系,沙浓度越大对风速的削弱程度越显著,并且对湍流强度的增强程度越大。

      • 1
    • 任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基一维固结

      王珏, 童立红, 金立, 徐长节

      以基于Caputo分数阶导数的弹壶元件修正Kelvin模型来描述饱和土体一维固结的力学行为,并引入连续排水边界条件,通过Laplace变换,联立求解得到任意荷载下连续排水边界分数阶黏弹性地基有效应力及固结沉降的解析解。采用Laplace逆变换,获得了其时域内的理论解,并分析了梯形循环荷载及施工荷载作用下相关参数对固结沉降的影响。研究结果表明,循环荷载作用下,黏土地基的沉降变化呈振荡增长,且振荡幅值随着边界透水性的增大而增大;分数阶次 增大,使固结前期沉降速率减慢,而在固结后期, 值对沉降的影响正好相反;循环荷载下沉降变化曲线的振荡幅值随着分数阶次 的增大而减小。此外,一维固结沉降的发展还与土体力学参数及荷载参数相关,弹性模量E越大,最终沉降量越小;黏弹性体的延迟时间F越大,固结沉降变化越慢。

      • 1
    • 建筑抗爆研究中超压的分布特征及确定

      杨涛春, 罗尧治

      爆炸超压是描述爆炸荷载的重要指标,对于不同方法的超压计算结果具有较高的离散性。基于此,首先通过分析试验数据图表拟和确定入射超压与反射超压关系的反射系数计算式,并搜集转化得到大量爆炸超压理论计算公式与爆炸试验相关数据,从而对爆炸超压在不同比例距离下的分布特征进行分析。研究结果表明:当比例距离小于0.5 m?kg^(1/3) 时,爆炸超压概率密度服从指数分布;当比例距离大于0.5( m)?kg^(1/3) 时,爆炸超压概率密度服从正态分布。当比例距离小于0.5 m?kg^(1/3) 时,爆炸超压变异系数达最大值1,比例距离约在1.5-6( m)?kg^(1/3) 间时,变异系数较小,在0.13-0.2 m?kg^(1/3) 之间;反射超压变异系数较入射超压略大。最后,依据不同比例距离下爆炸超压分布期望数据,拟合得到爆炸超压的计算公式与具有95%保证率条件下的爆炸超压分布范围计算公式。

      • 1
    • 废弃橡胶轮胎-砂土复合体的承载试验研究

      王凤池, 田裴裴, 刘甜甜

      为探索地基加固新方法,并解决废弃橡胶轮胎堆放引起的环境问题,提出了一种废弃橡胶轮胎环箍散体材料的新型复合地基。通过橡胶轮胎条拉伸试验,得到废弃橡胶轮胎的弹性模量;通过废弃橡胶轮胎-砂土复合体轴压试验,分析加载制度和侧限条件对地基承载力的影响规律、轮胎内壁的应力分布规律及复合体内部土应力变化规律。结果表明:与快、慢速加载制度相比,单向往复加卸载时复合体的承载性能和自恢复能力最优;有侧限条件下复合体的承载性能较好,但侧限条件对复合体的自恢复能力没有影响;有、无侧限条件下,轮胎内壁的应力分布规律存在很大差异;同一径向平面上,距复合体中心处越近,受橡胶轮胎环箍效应的影响越小,土应力值越大。研究结果可为废弃橡胶轮胎-砂土复合体复合地基的实际应用提供理论指导。

      • 1
    • 山区道路桩拱组合式挡土墙及其简化设计方法

      周航

      桩板式挡土墙是山区道路工程建设中经常采用的一种支挡结构,而传统的桩板式挡土墙结构由于抵抗水平荷载的需要,桩和板的尺寸通常做的较大,桩体的布置较密,不经济。基于此,提出一种新的适用于山区道路的桩拱组合式挡土墙,利用拱结构受压性能较好的特点,采用拱板代替传统的平板,拱板与桩基础的上部连接,整体结构可以通过装配式或者现浇制作而成。基于土压力和桩基水平承载力理论,分别建立拱板主动土压力计算模型和抗滑桩计算模型,利用拱板荷载传递给桩基的基本原理,建立桩拱挡土墙整体结构的力学平衡方程,通过求解平衡方程获得桩拱挡土墙整体结构的极限承载力。续而,开展参数分析,分别讨论了不同的桩体几何尺寸、拱板几何尺寸以及土体参数对桩拱组合式挡土墙的极限承载力的影响,结果表明增加矩形截面的长宽比、桩体嵌入深度、土体摩擦角等可以有效提高桩拱组合式挡土墙的极限荷载。本文的简化设计方法可以为桩拱组合式挡土墙这一新型挡土墙结构的工程设计及应用提供参考。

      • 1
    • 健康监测在大型铁路站房结构中的应用研究

      潘 毅, 刘扬良, 黄 晨, 郭 瑞

      铁路站房作为大型公共建筑,具有结构体系复杂、人流高度密集、使用年限长等特点,一旦结构失效,将会造成严重的社会影响。为了有效地监测站房结构的健康状况,及时发现站房结构的损伤,最大程度的保障铁路站房的结构安全,有必要对铁路站房结构进行健康监测。结合大型铁路站房的工程案例,总结大型铁路站房的组成和结构特点,介绍站房健康监测系统的组成,考虑施工和运营两个不同的阶段,从屋面层、无柱雨棚和承轨层三个部分,分析大型铁路站房主要的监测对象和监测内容,并指出健康监测在铁路站房结构的应用中有待解决的问题,以期促进健康监测在大型铁路站房结构上的发展。

      • 1
    • 曲线连续梁桥在车辆制动作用下的动力响应研究

      陈水生, 罗浩, 桂水荣

      以某一匝道公路曲线连续箱梁桥为例,分析了该类桥梁的空间车桥耦合振动问题。运用ANSYS软件模拟梁桥,选用典型的三轴空间车辆模型,采用模态综合法编制公路曲线车桥耦合振动响应MATLAB程序,获得了车辆制动作用下曲线连续梁桥的动力响应及冲击系数,研究了初速度、制动位置、制动力上升时间、桥面平整度等参数对冲击系数的影响。结果表明:车辆制动时,主梁最大挠度、挠度和内力冲击系数没有随初速度的增大而单调递增或递减,但均明显大于车辆以相同初速度匀速行驶时结果且可能超过规范值。在桥前半跨内制动时挠度和跨中剪力冲击系数大于在后半跨度内制动情况,同时,当车辆制动位置大于半跨且越靠近支点时,车辆制动时挠度和内力冲击系数越接近匀速时的结果。随着曲率半径的增大,桥梁的挠度、弯矩和扭矩冲击系数逐渐减小,而剪力冲击系数逐渐增大。此外,弯桥的挠度、弯矩和扭矩冲击系数大于直线桥结果,紧急制动易于加剧桥梁的振动。

      • 1
    • 城市生活垃圾分类处理动态指标体系构建方法

      Alheji Ayman Khaled B, 于娟, 吴雨婷, 王立雄

      目前,中国已全面启动城市生活垃圾分类工作,城市生活垃圾管理亟待解决分类习惯与处理实施之间的矛盾,生活垃圾产量日增与处理方式落后之间的矛盾。生态城市指标体系立足于自身情况,是及时更新的动态、开放的指标体系系统。通过借鉴生态城市指标体系系统从静态系统到动态系统的制订发展过程,解析了城市生活垃圾处理指标体系系统的构建方法:基于中国现状的统计数据,参考国内外先进经验,建立了允许动态更新的城市生活垃圾分类处理动态指标体系,包括指标确定、执行情况和结果评估。通过对国内外已有经验总结表明:该体系可以为城市生活垃圾处理的决策、执行和监督的全过程提供量化方法,以量化研究的成果,为进一步推行城市生活垃圾分类处理提供数据基础。

      • 1
    • 基于光纤光栅传感技术的不同直径单桩静压贯入模型试验与分析

      王永洪, 张明义, 管金萍, 白晓宇, 苗德滋

      为探讨不同桩径静力压入单桩的贯入力学特性,基于光纤光栅(fiber Bragg grating, 简称FBG)传感技术,设计了不同桩径的模型桩,开展了黏性土中静压贯入两种不同直径单桩的模型试验对比研究。结果表明:试桩的压桩力均基本呈线性增加趋势,桩径越大压桩力越大;桩径不同会影响单桩的荷载传递性能,由于桩径越大挤土效应越明显,沿深度方向的桩身轴力传递性能优于桩径小的;桩身单位侧摩阻力随深度增大而增大,桩径越大对土体的侧向挤压力越大,桩身单位侧摩阻力越大;同一深度,两种不同直径单桩桩身单位侧摩阻力都出现“侧阻退化”现象,且随着贯入深度的增加“侧阻退化”越明显,同时桩径越大,桩身单位侧摩阻力退化越显著;均质黏性土地层静压沉桩阻力主要为桩端阻力,沉桩结束时试桩桩端阻力占沉桩阻力的比例分别为59.5%和66.2%,且不同的桩身直径既影响桩端阻力又影响桩侧阻力。确定静压贯入沉桩阻力时考虑基于黏性土的侧阻退化后实际值更为合理。

      • 1
    • 正常固结黏土中扭矩对负压沉箱承载力的影响

      周松望, 张艳, 王栋

      当负压沉箱被用作深水管汇或管道终端基础时,除了受到上部结构传来的竖向力、水平力和弯矩,还会受到扭矩的作用,扭矩可能降低沉箱的竖向承载力、水平承载力和抗弯能力。采用有限元法研究了正常固结黏性土中沉箱基础(长径比介于1-2之间)在扭矩作用下与土体的相互作用,以及扭矩与其它三种荷载分量的相互影响。结果表明,当扭矩不超过20%的抗扭转能力时,可以忽略扭矩对竖向承载力、水平承载力和抗弯能力的影响;当扭矩介于抗扭转能力的20%-80%时,其它承载力分量最多降低20%。

      • 1
    • 冻融作用对原状黄土抗剪强度的影响规律分析

      李双好, 李元勋, 高欣亚, 石冬梅

      以西宁市某区域内原状黄土为研究对象,设计封闭系统下的三向慢速冻结试验、恒温恒湿的融化试验以及三轴剪切试验。基于土的莫尔-库伦强度理论,利用抗剪强包线求解黏聚力和内摩擦角。探究在不同冻融温度梯度下抗剪强度指标的变化规律。结果表明:随着温度梯度增大,黏聚力衰减速度显著,故衰减为极小值时的最不利冻融温度梯度为-15℃~15℃。可见冻融黄土的黏聚力与冷端温度、融化温度有关。较低含水率和较小的冷端温度耦合作用下;或较高含水率和较大的冷端温度耦合作用下时,融化温度比冷端温度占主导影响因素。随着冷端温度的增大,由于不同含水率试样的黏聚力降低幅度呈先减小、后增大的规律,故存在最不利的含水率为18.34%。内摩擦角呈现出不规律性波动,变化幅度约为0°~14°。由试验数据拟合出黏聚力随冷端温度和含水率变化规律的计算公式,经试验验证,能较好描述其变化特性。

      • 1
    • 基于粒子图像测速的锚板抗拔破坏机理试验研究

      倪钰菲, 朱鸿鹄, 乔仲发, 朱 泳

      锚板拉拔过程是板与周围土体相互作用的过程,研究锚板周围土体的变形破坏机制对锚板抗拔力的预测具有重要意义。为此,基于粒子图像测速(PIV)技术开展了一系列的锚板拉拔试验。试验结果表明PIV技术可以有效地捕捉到不同砂土地基密实度和锚板埋深条件下,锚板拉拔过程中周围土体的变形破坏模式。PIV位移场分析结果显示:锚板埋深较浅时,松砂地基中破坏模式呈现直面破坏,密砂地基中呈现斜面破坏;锚板埋深较大时,松砂地基中土体内部锚板上方形成灯泡形影响区,密砂地基中呈现曲面破坏。PIV应变场分析结果表明:无论砂土地基埋深如何,松砂地基中形成的剪切应变带与水平面夹角为45°+1/2 φ,密砂地基中形成的剪切应变带与垂直面夹角约为1/4 φ。以上的试验结果可为锚板拉拔变形破坏预测模型的建立提供参考依据。

      • 1
    • 被上游建筑遮挡的下游建筑表面风压CFD模拟的可靠性

      付琳莉, 殷维, 王天文, 郝小礼, 刘何清, 张国强, 陈翚

      城市通风或建筑风环境主要探索建筑之间和建筑内外的气流运动及污染物扩散规律,主要手段有风洞实验和计算流体动力学(CFD)模拟。后者相对前者的优点是易于操作且成本低,但由于流体运动的高度不确定性,其结果的准确性存疑。在城市中,建筑之间的互相遮挡是主要特征之一,本文提取其中最基本单元,两个建筑之间的遮挡问题,分为上游建筑有孔(如穿堂风)与无孔两种情况,运用CFD中的雷诺平均模型(RANS)模拟下游建筑表面的风压,并与风洞实验进行严格对比,以讨论CFD方法在这一基本单元问题中的可靠性。网格敏感性分析显示,建筑表面最小网格为建筑高度的2%时,可获得稳定的结果。5种常用RANS模型的结果与风洞实验严格对比显示:RANS模型对上游有孔遮挡的可靠性明显高于模拟无孔遮挡;RANS模型对于建筑上部的风压模拟结果普遍好于建筑下部;其中SST k-ω模型准确性最高,在上游有孔时平均误差11%,上游无孔遮挡时则为16%。本文所推荐的CFD方法对工程中的研究和应用具有一定的指导意义。

      • 1
    • 温湿度耦合效应下早龄期混凝土相对湿度场分析

      贺冯友, 陈朝晖, 夏成俊

      早龄期混凝土温度和相对湿度的时间-空间变化规律是揭示混凝土早期开裂的关键。为此,建立了早龄期混凝土温度—湿度耦合作用分析模型,采用无条件稳定向后差分格式,考虑了水化作用、化学干燥作用、温湿度扩散作用以及温湿度耦合机制,分析了早期混凝土相对湿度的时间-空间变化规律,定量揭示了相对湿度的空间不均匀性,分析了水灰比、环境相对湿度以及表面水分交换系数等对相对湿度及其空间变化规律的影响。与实验结果的对比验证了模型的合理性,结果表明,温湿度扩散作用对相对湿度的影响随距扩散表面距离的增加而减小,水灰比对相对湿度的影响与位置无关,而环境相对湿度和表面水分交换系数主要影响混凝土扩散表面附近的相对湿度场。

      • 1
    • 索连板球基础竖向抗拔承载特性及其影响因素

      王雪姣, 言志信, 龙哲

      针对沙漠地区砂土地基的工程特性及现有输电塔基础存在的不足,研发出索连板球基础,该基础既填补了沙漠地区输电塔基础的空白,克服了砂土地基基础施工难题,又满足了工程安全稳定性要求。通过室内相似模型上拔试验与数值模拟计算相结合,对不同上拔荷载作用下的基础位移进行了分析,同时研究了埋深比、球径及柱径对基础极限抗拔承载力系数及土体表面主破裂面半径的影响及其规律。研究结果表明:数值模拟计算结果与模型试验结果吻合较好,与土体变形演化的三阶段相对应,荷载-位移曲线呈三段式变化;埋深比对基础极限抗拔力影响最大,且它们之间呈正相关关系;极限抗拔承载力系数随埋深比增大呈先增大后减小的变化趋势,与球体直径呈负相关关系,与水泥土柱直径呈正相关关系;土体表面主破裂面半径与埋深比、球径及柱径均呈负相关关系。

      • 1
    • 微生物岩土技术及其应用研究进展

      刘汉龙

      本文对环境岩土工程领域涉及的几种主要微生物的生物化学反应过程及作用机理进行了总结,并针对微生物岩土技术在土体加固技术,抗渗封堵技术,污染土修复技术等三个方面开展的研究进行了总结与评述。通过对微生物岩土领域国内外已开展的系列研究的整理与总结,以期促进该领域开展更全面深入的基础研究和微生物技术在岩土工程中更切合实际的推广与应用

      • 1
    • 微生物固化纤维加筋砂土抗剪强度试验研究

      郑俊杰, 宋 杨, 赖汉江, 崔明娟, 吴超传

      微生物固化(MICP)技术能够显著提高土体的抗剪强度,但微生物固化土体也存在脆性破坏特征显著的缺陷。通过向待固化砂土中掺入一定量的纤维,以期改善微生物固化砂土的脆性破坏特性,并基于固结排水三轴试验研究了微生物固化纤维加筋砂土的抗剪强度特性。在此基础上,探讨胶结次数、纤维含量、纤维长度以及试样初始相对密实度等参数对微生物固化纤维加筋砂土剪切特性的影响。最后,结合电镜扫描测试,探究纤维加筋对微生物固化砂土剪切特性影响的内在机理。结果表明:MICP过程中,碳酸钙晶体能够有效沉积在纤维表面,提高其表面粗糙度,且碳酸钙与砂的混合体能够对纤维提供锚固作用,从而在一定程度上提高微生物固化砂土抗剪强度,并改善其应变软化特性,纤维具备改善微生物固化土体脆性破坏特征的潜力。

      • 1
    • 环境介质中微塑料的处理与检测方法研究进展

      顾伟康, 杨国峰, 刘艺, 毛羽丰, 李宏, 艾海男, 何强

      海洋和淡水环境中的微塑料污染是学术界日益关注的全球热点问题。研究这种新型污染物,首要问题就是将微塑料从复杂的环境介质中分离鉴定出来。目前国内外已有各种微塑料检测分析流程,但为使不同研究结果间具有可比性,亟需统一、标准的微塑料分离提取和鉴别定量方法。在系统综述了常见且可靠的分离提取步骤如密度分离、筛分、过滤、消解,鉴别定性方法如热分析和光谱分析,统计定量方法如目检统计和荧光分析的基础上,提出对微塑料检测分析方法的研究展望,为未来评估微塑料的生态环境风险奠定基础。

      • 1
    • 混凝-超滤工艺去除水中复合污染物的研究

      赵纯, 金凡, 安叶, 孙志华, 郑怀礼

      研究分析了腐殖酸对水溶液中纳米TiO2稳定性的影响,探究了混凝剂投加量、pH、钙离子对混凝-超滤工艺去除水中腐殖酸-纳米TiO2复合污染物的影响。结果表明,纳米TiO2与腐殖酸在水溶液中发生的静电吸附以及配位反应将引起纳米TiO2有效粒径的减小,静电斥力增强,胶体分散更均匀,体系稳定性增加,易于迁移,从而给饮用水安全带来威胁。实验结果显示,混凝剂浓度为0.46 mmol/L,pH值在7~8之间,即弱碱性时,不添加钙离子,处理效果较好,膜通量较高,膜污染较轻。

      • 1
    • 硫酸钠半浸泡水泥基材料毛细上升与抗氯离子渗透性

      杨淑娟, 杨淑雁

      处在硫酸盐和氯盐的复杂盐蚀环境下,服役结构会受到两者产生的耦合作用。文章研究了毛细作用下硫酸钠半浸泡混凝土试样的抗氯离子渗透性能,设计了不同水灰比、不同硫酸钠溶液浓度的砂浆毛细上升试验,测试了硫酸钠半浸泡混凝土试样的SEM、XRD和氯离子电通量,结果表明:硫酸钠半浸泡混凝土抗氯离子渗透性能劣化,前期劣化严重,随着半浸泡时间的延长,抗氯离子渗透性能有所回升,但依然比未浸泡试样的差。结合微观测试结果可知,混凝土抗氯离子渗透性能劣化的主要原因是:前期在毛细作用下硫酸钠溶液填充了混凝土孔隙,减弱了固化氯离子的结合能力,释放了较多的自由氯离子,从而增大了氯离子的扩散量。后期随着浸泡时间的延长和环境湿度的变化,孔隙中的硫酸钠溶液过饱和后形成无水Na<sub>2</sub>SO4和Na<sub>2</sub>SO4.10H<sub>2</sub>O结晶体的混合物,结晶混合物沉淀于孔壁,部分地阻碍了氯离子的扩散,从而减缓了抗氯离子渗透性能的劣化。硫酸钠溶液浓度超过5%以后,随着硫酸钠溶液浓度的升高,毛细上升速度减缓,混凝土抗氯离子渗透性能相应提高。硫酸钠溶液半浸泡下水泥基材料毛细上升快慢可作为衡量混凝土的抗氯离子渗透性能好坏的指标。硫酸钠和氯化钠的复合溶液对硫酸钠毛细上升有延缓作用,因此会改善混凝土的抗氯离子渗透性能。

      • 1
    • 玄武岩纤维改性HSCC柱偏心受压试验研究

      王钧, 薛鹤, 白雪石

      为研究玄武岩纤维的加入对高强自密实混凝土长柱受力性能的改善作用,以玄武岩纤维体积掺量0.1%、0.2%,长度15mm、30mm为参数,设计制作了长细比为6的10个高强自密实混凝土长柱,进行偏心受压试验。试验结果表明:玄武岩纤维的加入,可明显改善高强自密实混凝土柱偏心受压的受力性能、延性;大、小偏心受压构件开裂荷载分别提升20.7%、11.8%,极限承载力最大增幅为18.2%、16.7% ;大、小偏心构件受压过程中,玄武岩纤维的加入使应力峰值对应的混凝土应变受到较为显著的影响,当达到大极限承载力时,最大的拉、压应变下降25.0%、15.0%;玄武岩纤维的作用,使大偏心受压试件达到极限承载力时,跨中最大挠度提升7.6%,提高构件变形能力,但纤维长度、体积掺量改变引起的挠度效应不大。

      • 1
    • 火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导研究

      王岚, 王立雄, 詹旺宇

      为了研究火灾下隔震橡胶支座防火保护热传导极限,并对工程上的防火保护设计提供理论依据及试验数据参考。本文在一维非稳态热传导公式的基础上,推导出ISO834火灾标准升温下的隔震橡胶支座防火保护热传导规律。按照GB9978.1-2008建筑构件耐火试验方法,对工程上常用的LNR500支座防火板保护、LNR1500支座防火板保护及LNR500支座防火板、柔性防火材料组合保护三种防火保护试件进行在ISO834标准升温下的耐火试验。用ABAQUS软件对试验的建筑隔震支座进行了建模及有限元热分析。通过防火保护数值分析和耐火试验结果与公式结果对比,拟合较好,验证了理论公式的有效性。以理论推导和试验数据为基础,当支座表面温度达到临界温度150℃时不同厚度防火板的极限导热率表可以作为工程应用参考。

      • 1
    • 行人-扶梯耦合作用下楼盖的振动测试与舒适度评价

      潘毅, 王双旭, 郭瑞, 胡文豪

      针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人-扶梯耦合作用下容易产生铅垂向振动的问题,以某高架商业夹层中的悬挑楼盖为背景,采取了现场振动测试的方法,研究扶梯运行、行人数量及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,并通过测试数据对楼盖结构做振动舒适度及人员感知度评价。结果表明:行人在扶梯上的跑动是导致悬挑楼盖振动的主要原因;楼盖的振动响应随行人人数增加而更加明显,但随距扶梯的长度增加而衰减;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时悬挑楼盖的振动响应已超出舒适度限值;采用KB(Konstant Beurteilungswerte)值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值;人员相对扶梯运动并不会导致悬挑楼盖发生共振。

      • 1
    • 防堵塞型透水混凝土的制备与性能研究

      唐静, 赵玉婷, 梁美坤, 贺濒苇, 余意恒, 曾路

      为改善路面透水性能,聚合物透水混凝土已逐渐广泛用于海绵城市的建设中。本试验采用特细砂和环氧树脂制备透水材料,通过控制变量法,分别探讨了砂的粒径和聚合物掺量对透水混凝土的抗压强度以及透水系数的影响。同时还进行了堵塞的模拟实验,基于图像分析透水混凝土的孔径大小,通过观察混凝土的微观孔结构分析其性能变化规律。试验结果表明:在粒径相同的情况下,随着环氧树脂掺量的增加,透水混凝土的抗压强度逐渐提高,而透水系数逐渐下降;当骨料粒径为0.15-0.3mm的比例增大时,透水混凝土抗压强度呈现先增加后下降的趋势,而透水系数呈现不断增大的趋势。当骨料粒径为0.15-0.3mm,环氧树脂掺量为骨料质量的5%时,透水混凝土的平均孔隙率为14%,平均等效直径为214um。当粒径为0.15-0.3mm和0.3-0.6mm的骨料复掺比例为1:1时综合性能较好,抗压强度达41.7MPa,透水系数为1.7mm/s,制品经四次堵塞循环后,透水衰减系数小于20%,防堵塞性能良好。

      • 1
    • 车辐式索桁架模态分析与试验研究

      王泽强

      通过跨度60m圆形车辐式索桁架屋盖1:10缩尺模型的模态分析和模型试验,考察了拉索预应力、矢跨比及内外环直径比3个变化参数对结构自振特性的影响,对比分析了前四阶振型的试验结果与理论计算结果。试验和分析结果发现:结构第一、二阶振型为反对称上下振动,第三阶为内环扭转振动,第四阶为内环相对扭转振动;两者频率误差在10%以内,试验振型与理论振型基本吻合;前四阶振型的频率均在10Hz以上,表明车辐式索桁架结构为低频动力响应,自振频率较小且分布密集;预应力水平越高,振型频率越大,则结构刚度越大;矢高增加,结构频率随之减小,结构更容易发生侧向失稳;内外环直径比越大,结构扭转刚度相对会减小,容易发生扭转失稳。

      • 1
    • 湿热环境下粘钢加固混凝土界面粘结性能研究

      姚国文, 刘宇森, 吴甜宇, 李世亚

      钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键所在。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5天、10天、15天的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系,分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式,最后建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合良好,论文结果为指导粘钢加固混凝土结构的设计以及耐久性理论研究提供参考依据。

      • 1
    • 湿热地区室外动态热环境中二节点模型的验证及修正

      蒋毅, 赵立华, 孟庆林, 持田灯

      快速城镇化和全球变暖使城市室外环境的热不舒适加剧,热安全风险提高。为了解人体在室外动态热环境中生理量的变化规律,为快速评价室外热环境提供依据,开展了室外环境中人体热反应观测实验,对二节点模型进行了模拟精度分析和吻合度检验,从皮肤温度、体核温度调定点,人体标准输入模型,人体启动体温调节的环境温度值和人体与环境的对流换热系数等四个方面对二节点模型进行了修正,得到了适应于室外人体热反应预测的人体二节点修正模型及修正方法。

      • 1
    • 进出口水温对大温差洗浴废水热泵机组性能影响的实验研究

      马良栋

      洗浴废水中含有大量废热,作者提出了通过大温差热泵机组最大限度地回收洗浴废水热能,机组额定设计工况为:蒸发器侧洗浴废水进、出温度分别为30℃和6℃,冷凝器侧自来水进口温度为10℃,制取热水出口温度为45℃,最大制热系数(COP)理论计算值为4.9。本文通过实验研究了自来水进口温度、热水出口温度及洗浴废水入口温度对热泵机组制热性能的影响。实验结果表明,在额定设计工况下,整体机组COP为5.0。当自来水进口温度从5℃升高到15℃,整体机组COP从5.0降低到3.85,但如果自来水进口温度低于10℃,整体机组的COP高于4.5;当热水出口温度从40℃变化到50℃时,整体机组COP从5.3逐渐减小到4.9;当洗浴废水进口温度从30℃升高到35℃时,整体机组COP从4.8升高到4.95。

      • 1
    • 拉挤GFRP管材与钢管连接拉伸试验研究

      祝明桥, 李志彬, 王瑶

      摘要:拉挤型GFRP管材节点的可靠连接是保证其正常工作的前提。为研究其拉伸连接性能,本文采用胶接连接和螺栓连接两种连接方式对GFRP管材与钢管连接件分别开展了拉伸试验研究。在胶接连接试验中研究了胶层剪应力沿长度方向的分布特征、受力机理及失效过程、胶接长度对承载力影响等。试验结果表明:胶层剪应力在加载初期沿长度方向分布呈现两端大、中间小的分布特征,高应力发生在胶接端,并随荷载上升逐步往加载端胶层转移;胶接长度的增加能显著提高连接构件承载力,但当长度达到管径的1.6倍后,继续增加胶接长度对承载力的提升并不大,故可考虑将1.6倍管径作为GFRP管材的有效胶接长度。在螺栓连接试验中研究了e/d(端距/栓径)、螺栓排数n对连接承载力及破坏模式的影响,试验结果表明:当e/d=7时,承载力达到最大值,破坏形式以挤压破坏为主;根据螺栓排数n与承载力的关系,可以推导相应折减系数来计算承载力。

      • 1
    • 无黏性有限土体主动破坏及土压力离散元分析

      万励, 张兴周, 王宇峰, 徐立明, 徐长节

      建立在半无限土体假定上的朗肯土压力理论和库伦土压力理论,在挡土墙后填土有限的情况下不再适用。针对墙后无黏性填土,采用离散元方法分别对光滑、粗糙墙面平动模式下墙后有限宽度土体主动破坏的过程进行研究,分析了挡土墙运动过程中滑裂带发展、土体位移规律以及墙后水平土压力分布的情况。研究结果表明,墙体光滑情况下,滑裂带呈直线,墙后填土宽高比较小时可以观察到滑裂带的反射,墙后土体呈多折线破坏模式,滑裂带倾角基本与库伦理论滑裂带倾角相等,且与土体宽高比无关,水平土压力合力受土体宽高比影响亦不大。墙体粗糙情况下,滑裂带呈曲线,反射现象随墙体粗糙程度增加而减弱,滑裂带倾角随土体宽高比增大而减小,最终落于库伦理论滑裂带内侧。此时,存在一临界宽高比,当墙后土体宽高比小于此值时主动土压力随宽高比增大而增大,大于此值时主动土压力不受宽高比影响。而无论墙体粗糙与否,墙后土体宽高比越小,达到极限状态所需墙体位移均越小。

      • 1
    • 配栓钉的钢筋混凝土双向板多参数试验研究

      金玉, 易伟建, 胡岚, 马克俭

      为研究配置不同栓钉参数的钢筋混凝土双向板受力性能,完成了7块配置栓钉的双向板柱节点冲切试验,主要参数为栓钉间距、直径、高度、强度和布置形式等,采用静力加载方式来模拟配置栓钉的板柱节点破坏全过程。通过对比分析试验结果,表明增大栓钉直径、栓径高度或提高栓钉强度均能改善试件抗冲切性能,其中增大直径效果最为明显,变形提高幅度达到36%;加大栓钉间距和减小栓钉高度对改善试件抗冲切性能不利,承载能力和变形均有不同程度降低;对比三种不同栓钉布置形式发现,采用相同数量栓钉放射布置和增加每圈栓钉数量的正交布置,均有利于提高试件抗冲切能力,但前者更为经济。进而结合相关规范计算结果和试验结果进行对比,验证试验结果的可靠性,结果表明配栓钉板柱结构规范计算结果具有足够安全储备,但对于反映试验结果的实质不够充分,特别是栓钉对板的抗冲切性能的贡献有所低估。

      • 1
    • 嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数研究

      鲁先龙, 乾增珍, 杨文智, 郑卫锋

      嵌岩桩极限端阻力发挥特征及端阻力系数取值仍是岩土工程中嵌岩桩应用的重要研究课题之一。本文收集整理了国外不同地区学者在不同时期、不同岩石性质和不同嵌岩条件下所开展的165个嵌岩桩端阻力试验成果,主要包括嵌岩段岩石类型及其天然单轴抗压强度、嵌岩直径与嵌岩深度、嵌岩桩极限端阻力等。定义嵌岩桩极限端阻力与岩石天然单轴抗压强度的比值为嵌岩桩端阻力系数,分析了桩径、嵌岩深度、嵌岩深径比和岩石强度对嵌岩桩极限端阻力和端阻力系数的影响规律,建立了嵌岩桩极限端阻力及端阻力系数与岩石单轴抗压强度之间的拟合关系式,可为嵌岩桩极限端阻力计算提供借鉴。

      • 1
    • 钢管扣件式脚手架半刚性节点多参数模拟法

      谢向阳, 陈果, 殷磊

      脚手架立杆的6个自由度在扣件节点处受到水平杆和斜杆的约束,这些约束的强弱是架体稳定承载性能的关键因素。为确定每项约束的作用,运用敏感性分析和特征值屈曲分析方法,对其在架体稳定承载力上的贡献进行测量。基于对其贡献的相对效能分析,揭示出每项约束及对应水平杆、斜杆的作用机制。根据已公布的扣件实验测试数据,进行6项约束的实际效能初步分析,提出半刚性节点的多参数模拟方法。建立不同构造类型的模型,采用长度系数法、二阶线弹性分析方法,通过对比扣件的计算受力状况与实验测试时所采用荷载条件,对多参数模拟法取值方案的前提条件进行验证。在多参数法研究的基础上,列举和分析了半刚性节点常规单参数模拟方法中的重大缺陷和局限。

      • 1
    • 多壁碳纳米管/氧化亚铜的制备及其对N-甲酰吗啉(NFM)废水光催化性能研究

      车春波, 左金龙

      采用液相还原法制备多壁碳纳米管/氧化亚铜(MWCNTs/Cu2O)复合微球。利用傅立叶变换红外光谱仪(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对样品进行官能团分析、物相分析和形貌观察,结果表明:多壁碳纳米管以纵横穿插方式与氧化亚铜形成复合微球。对比氧化亚铜和多壁碳纳米管/氧化亚铜对N-甲酰吗啉废水光催化性能,多壁碳纳米管/氧化亚铜复合催化剂的催化效果明显优于氧化亚铜。

      • 1
    • 湿热地区夏季行人骑行者城市室外热舒适研究

      蒋 毅, 赵立华, 孟庆林, 张宇峰, 持田灯

      为揭示湿热地区夏季室外人行空间行人和骑行者热舒适特点及热环境需求,通过实验观测及行人和骑行者问卷调研相结合的方法,对室外人行空间热环境水平,行进中的行人和骑行者热舒适状况、热环境偏好和热接受度进行了调研和量化分析。结果表明,随着阴影率SAR和标准有效温度SET*的改变,夏季行人和骑行者的热感觉、热舒适变化明显,热环境参数偏好及产生不舒适的因素也具有明显的特征,行人和骑行者的热舒适状况也存在一定的差异性。

      • 1
    • 响应面法优化光聚合CMCTS-g-CPAM及其污泥脱水性能研究

      朱辉, 孙文全, 孙永军, 郑怀礼, 唐梦丹

      污泥作为污废水处理的副产物,其产量日益增多。污泥处置前需要对污进行泥脱水处理,而污泥调理是污泥脱水前相当重要的步骤。研究人员以羧甲基壳聚糖(CMCTS)、丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,偶氮二异丁脒盐酸盐(V-50)作为引发剂,通过紫外光引发聚合方式合成新型阳离子型污泥脱水剂CMCTS-g-CPAM。同时以光引发剂浓度、pH、光照时间为考察对象,CMCTS-g-CPAM特性粘度为响应值,采用响应面法(RSM)对CMCTS-g-CPAM污泥脱水剂的制备条件进行优化。通过响应面分析得到最佳合成条件:光照时间为2h、光引发剂浓度为0.04%(体积分数)、pH为8。接枝共聚物的红外光谱(FT-IR)和核磁共振(1H-NMR)表征表明AM和DMC已成功接枝到CMCTS。最后将合成产物应用于污泥脱水,实验结果表明其具有良好的污泥脱水性能。在絮凝剂投加量和pH分别为30mg/L和10时,污泥比阻降至1.96&amp;#215;1013m/kg,滤饼含水率降至79.28%。

      • 1
    • 冬季无霜工况下闭式热源塔的动态换热特性

      贾宇豪, 李念平, 崔海蛟, 张楠

      为了研究闭式热源塔冬季无霜工况下传热过程,利用有限差分法建立了闭式热源塔冬季无霜工况下动态传热传质模型。将实验数据对比数值计算结果对比,验证了模型的有效性。误差分析结果表明:溶液出口温度的均方根误差为0.201°C。通过实验与模拟分析了闭式热源塔在机组变负荷运行时的动态换热特性,结果表明:当热泵机组变工况运行时,闭式热源塔作为取热装置可为机组蒸发器提供温度相对稳定的热源;此外,相比传统空气源热泵,闭式热源塔在低温高湿环境下的结霜风险更小,节能潜力更大。

      • 1
    • 基于流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基力学特性分析

      王正成, 毛海涛, 龙顺江, 姜海波, 张如意

      深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。本文基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明:透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。

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    • 鄂西山区公路边坡安全风险评价研究

      罗红明

      探索和研究在山区公路建设中不可避免存在的边坡和由此引起的风险问题,是我国山区公路建设的现实性需要,因此开展山区斜坡地段安全风险评价具有重要的理论和现实意义。以地质灾害风险评估方法为基础,开展十堰至白河公路泰山沟隧道进口边坡安全风险评价研究,采用Monte Carlo模拟方法得到正常工况和非正常工况Ⅰ条件下边坡的破坏概率,并针对边坡影响范围内的承灾体进行易损性分析,通过风险分析方法得出边坡可能的经济损失价值和人口伤亡状况。结果表明:泰山沟隧道进口边坡在天然工况条件下风险较小,在接受范围之类;但在非正常工况Ⅰ条件下风险较大,必须采取风险处理措施降低风险并加强监测,特别需在施工过程和不利自然条件下对边坡变形情况加强监测,为十堰至白河公路边坡防护设计和安全运行提供指导。

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    2020年第42卷第4期
    • 杨娜, 彭雄, 杨庆山

      2012,34(2):69-76, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.012

      对7根冷弯薄壁型钢C型构件进行了竖向常轴力作用下,水平循环荷载加载试验,以探索冷弯薄壁型钢C型构件滞回性能特点及其影响因素。试验反映了轴压比、截面宽厚比对试件破坏形式,能量耗散等滞回性能相关参数的影响。还重点研究了组合效应对滞回性能的改善作用。试验结果表明:大轴压比对试件的滞回性能有极大的削弱作用;试件通过组合,滞回性能得到一定的改善。此外,建立了有限元数值模型,考虑几何和材料非线性,将分析结果与试验进行对比分析,验证了试验结果的正确性,得到过早出现局部屈曲是构件破坏关键原因的结论。最后,总结了冷弯薄壁型

    • 贾慧娜, 岳高伟, 贾立文

      2012,34(Z1):116-119, DOI:

      针对多层混凝土结构底层柱抗震能力较差的问题,本文采取提高结构的抗震设防烈度方法,计算分析七度、八度设防下框架梁、柱的轴力、剪力和弯矩。数值结果表明:提高结构的设防烈度,梁、柱的弯矩、剪力、轴力均增大,在底层(第一层)变化最为突出。地震作用下,结构的破坏形式主要表现为底层柱的破坏,因而增大建筑设计中的设防烈度可从根本上解决这一问题。

    • 王亚军, 张我华, 张楚汉, 金峰

      2011,33(1):77-86, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.014

      为深化模糊随机损伤力学研究,基于自适应模糊随机损伤力学模型,对材料裂纹尖端广义损伤应力场进行分析,证实了数值模型的可靠性。以碾压混凝土重力坝为例,并考虑材料参数空间变异,就模糊随机损伤增益下的宏观场分布做敏感性研究,结果表明,碾压混凝土抗压强度极限值是影响大坝安全的主控指标。采用不同模糊分布对自适应损伤力学模型做激励分析,揭示了各分布对混凝土及岩石类材料广义损伤场演化的控制特征。

    • 燕飞, 梁毅, 韩宁

      2010,32(5):65-70, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.012

      在空气调节过程中不仅需要考虑房间内人员的舒适性需求,同时还需考虑如何节省能源。基于焓值理论将最小焓差算法与风阀开度调节过程相结合,使得进入空气处理单元前的空气更加接近舒适区域,然后基于质量及能量守恒理论推导出空气混合过程的数学模型,最后利用SIMULINK建立了空调系统仿真模型,并对所提控制策略从节能效果与舒适性能指标2个方面进行仿真验证。仿真结果表明最小焓差+PID策略联合控制的空调系统不仅能够获得更佳的空气舒适状态而且系统耗能更少。

    • 严永红, 关杨, 刘想德, 刘炜

      2010,32(4):85-89, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.04.017

      为了研究教室荧光灯色温对学生学习效率和生理节律的影响,通过实验对比了3种典型色温T5荧光灯在不同照度水平下对受试人学习效率、视疲劳、脑疲劳的影响.实验采用安菲莫夫字母表和近点测定法对学习效率和视疲劳进行测试,用学习效率变化率作为特定光环境下出现的脑疲劳指标.结果表明,由于Cirtopic效应作用,中间色温荧光灯在恰当的时间长度内可对学生产生适量的良性刺激,对大脑起到“唤醒”或“放松”的作用,达到提高学习效率、缓解视/脑疲劳的效果;而高、低色温荧光灯的作用则相反;不同色温的荧光灯光源,其最佳照度值并不相同;

    • 王冲, 刘焕芹, 林鸿斌, 白光, 叶建雄

      2011,33(2):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.02.026

      混凝土结构的抗渗及防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一.文章研究了电渗脉冲用于混凝土结构抗渗防潮的影响因素,包括电渗脉冲电压、混凝土水灰比、液相中离子浓度,以及脉冲频率等;模拟测试了电渗脉冲作用下混凝土结构的排水与相对湿度变化.研究表明,随着脉冲电压升高与混凝土水灰比增大,电渗脉冲下混凝土渗水量增加;Na2SO4溶液浓度增大时,电渗脉冲作用下混凝土渗水量增加;脉冲频率对混凝土渗水量影响不大;研究亦显示电渗脉冲作用下混凝土排水效果明显,混凝土相对湿度显著降低.

    • 林存刚, 吴世明, 张忠苗, 李宗良, 刘冠水

      2012,34(5):25-32, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2012.05.005

      通过对杭州庆春路过江隧道泥水盾构施工地面沉降监测数据的分析,总结了地面沉降的特点及影响因素,并结合实测数据给出了地面沉降的修正双曲线预测公式。分析表明:Peck公式适用于杭州软土地层中泥水盾构施工引起的地面沉降预测,其中地面沉降槽宽度参数K取值0.25~0.32,地层损失率V1取值0.04%~0.33%。地面沉降主要为盾构脱离0~5 d或6 d内的盾尾沉降以及扰动土体长期固结沉降,分别约占总沉降量的57.27%和41.08%。适当提高切口泥水及同步注浆压力使地面微隆,可以抵消部分地层损失,减少地面沉降。由地层损失引起的横断面地面沉降曲线较规则,基本呈现高斯曲线分布;而地面隆起变形较无规则,会使沉降曲线偏离高斯曲线分布。引入新参数C后的修正双曲线模型可用于泥水盾构软土地层中施工引起的地面沉降的预测。

    • 徐亚洲, 白国良

      2011,33(4):60-64, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.04.010

      利用屈曲本征方程的形式解推导出随机屈曲本征值满足的概率密度演化方程。以对数风剖面中的10 m高平均风速和地面粗糙度为随机变量,分析了超大型冷却塔的随机屈曲承载力。进而,计算出其均值及标准差。结果表明,随机屈曲承载力的概率密度函数具有一般形式,不易采用常见的概率分布模型拟合。随机屈曲承载力均值与按照均值参数计算的屈曲承载力接近,但其变异性介于两个随机变量的变异性之间。

    • 严永红, 晏宁, 关杨, 曾恒志

      2012,34(1):76-79, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.015

      通过测试3种不同色温、3种照度下学生脑电图α波、β波指数的变化,观察光照对人体生理节律的影响。实验发现,不同色温、光照强度下的脑波指数变化率差异存在显著性。其兴奋度及敏感性随光源色温、照度值增加,大体呈正相关关系。学习效率随光源色温、照度值增加而降低,呈负相关关系。推测原因似与高色温、高照度状态下更易出现疲劳,低色温、低照度状态下可能对大脑存在“唤醒”作用,以及大脑功能分区、光源光谱组成有关。实验结果显示教室光环境的选择,应考虑学生学习的长期性、高负荷等特点,考虑“时间累积”效应的综合影响,并值得进一步研究。

    • 邓雪松, 龚健, 周云

      2011,33(1):50-58, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.01.010

      介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与(球面)摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明:1)理论分析和数值模拟结果吻合较好;2)变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的(球面)摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3)变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4)与(球面)摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5)该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6)该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。

    • 黄娟, 李稹, 张健

      2012,34(1):102-107, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.01.020

      土壤脲酶活性的测定有多种方法,其中靛酚蓝比色法由于测量结果精确性较高,重现性较好,应用最为广泛。但也有培养后土壤过滤液浑浊、带色、脲酶活性受底物浓度影响较大等缺点。以此方法为基础,针对过滤方式、培养时间、底物浓度及缓冲液选择等4个重要参数进行了对比试验,以期进一步改进靛酚蓝比色法的测定准确性。结果表明,培养时选择5%的底物浓度、pH10.0的硼酸盐缓冲液、培养24 h后再经KCl溶液浸提过滤比色测定,其结果比传统靛酚蓝比色法高约2.46倍,改良靛酚蓝比色法的测定结果更接近土壤真实脲酶活性。

    • 刘大龙, 刘加平, 杨柳, 张卫华

      2012,34(2):110-114, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2012.02.018

      气象参数是建筑能耗模拟的基础,随着全球气候异常变暖,必将对建筑采暖和空调能耗产生重要影响。进行未来气候条件下的建筑能耗模拟,必须首先开展未来模拟气象参数的研究。根据TMY2模拟气象参数模式提出了节能分析气象年(AEEMY)模拟气象参数模式。使用了3个气候模型预测了中国建筑热工分区代表城市未来2021-2050的30 a气象参数。使用AEEMY模式得到了1971-2000年和2021-2050年代表城市的建筑能耗模拟气象参数。应用DOE2模拟软件对中国各气候区的居住建筑在2种气候条件下进行了建筑能耗模拟。验

    • 雷克, 吴杰, 张其林, 庞绍华

      2013,35(2):66-72, DOI: 10.3969/j.issn.1674-4764.2013.02.011

      在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明:建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。

    • 刘慧娟, 罗永峰, 杨绿峰

      2010,32(5):142-148, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2010.05.026

      弦支穹顶结构由于拉索的存在,其施工阶段的力学性能与其使用阶段不尽相同,其受力状态可能更为不利。通过系统研究弦支穹顶结构实际工程的施工工艺,提出包括施工顺序、预应力张拉施加方式、临时支撑系统和预应力张拉方式等4个关键施工参数,研究了弦支穹顶结构张拉环索受力机理,并根据此张拉机理和所提关键施工参数建立了有限元分析的时变模型,编制了相应的计算程序。算例分析表明,应用该计算模型和方法,可以对弦支穹顶结构的施工过程进行精确控制,具有较强的适用性。

    • 杨宜谦

      2012,34(Z2):54-60, DOI:

      综述了人体全身振动感知阈值的标准和指南以及实验室和现场研究的进展情况,并进行了对比分析。介绍了振动感知的机理、绝对阈值、差别阈限和描述符,分析了频率、姿势、方向、持续时间、性别、年龄和噪声对人体全身振动感知阈值的影响,最后指出了需要进一步研究的问题。

    • 梁宁慧, 刘新荣, 曹学山, 钟正君, 廖靖

      2008,30(6):81-85, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2008.06.017

      中国城市化的发展必然带动城市地铁的发展。通过对中国主要城市地铁发展现状的分析总结,从城市地铁发展的角度出发, 分析了地铁经济的形成和发展,预示了中国城市地铁时代的到来。地铁产业作为中国的朝阳产业,是中国城市基础交通设施中最有前景、最有市场的产业。同时提出了我国城市地铁交通可持续发展战略。

    • 颜文涛, 韩易, 何强

      2011,33(3):136-142, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2011.03.024

      以重庆主城某大学校园为例,对路面、屋面和绿地等3种典型的城市下垫面径流水质进行了监测,指标包括pH、悬浮固体(SS)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)等.研究结果表明:除TP外主要污染物质的平均浓度均超过地表水环境Ⅴ类标准,降雨径流SS的平均浓度可高达1.73×103 mg/L,COD和NH3-N平均浓度可高达76.25 mg/L和3.67 mg/L;存在显著地初期冲刷效应,混凝土路面的SS、COD、NH3-N的初期径流浓度分别为2.33×103 mg/L、106.4 mg/L、5.64 mg/L,初期径流浓度相当于全场降雨径流浓度的2-4倍左右,其最高值出现在产流后10~15 min内.对比3场不同降雨强度下的径流水质,降雨强度越大,径流污染物浓度越高,其中降雨强度对大坡度路面的地表径流污染物浓度影响更大.

    • 宋芳芳, 欧进萍

      2009,31(6):71-80, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2009.06.013

      中国是台风频发国家,在台风登陆前对城市各类结构可能发生的损伤程度进行快速预测,对于评价城市防灾减灾能力和灾后应急反应工作能够提供重要依据。针对中国东南沿海城市风灾易损结构之一的轻钢结构工业厂房进行了风灾损伤估计的研究。首先对结构风灾受损原因进行了详细的分析,根据结构破坏特点确定围护构件及连接部位的可靠性为分析重点。台风荷载模型的建立考虑了外风压、风致内压和风致碎片的共同作用。结合规范给出了构件承载力的计算方法,详述了损伤估计的整个流程,划分了厂房结构损伤等级并给出了详细的指标,最后利用0601号台风珍珠实测数据实现了对所建模型损伤估计与预测的全过程。

    • 罗仙平, 赖兰萍, 封丹, 严群, 韩磊, 李健昌

      2009,31(6):132-136, DOI: 10.11835/j.issn.1674-4764.2009.06.024

      为提高土地渗滤系统水力渗透性能,构建了2套不同填料的渗滤系统,1装置由红壤与砂分层装填,2装置由红壤与煤渣分层装填,并将二者分别用于处理生活污水。在水力负荷10 cm3/(cm2·d)运行下,1装置对COD、总磷、氨氮的去除率分别为91.1%、97.6%、80.1%,2装置为94.9%、98.3%、89.0%;1装置出水硝氮和亚硝氮的平均浓度分别为54.7 mg/L和0.09 mg/L,2装置为60.3 mg/L和0.15 mg/L。试验结果表明,2装置对COD、总磷和氨氮的去除效果稍优于1装置,但1装置更利于硝氮和亚硝氮的脱除,进一步说明分层装填能充分利用填料性能,有效地提高了土地渗滤系统的水力渗透性能且保持了良好的去除污染物的能力。

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